在應(yīng)變量具稱重傳感器發(fā)明之前,工業(yè)重量測量均采用機(jī)械杠桿秤的方法。機(jī)械秤的工作原理是測量包括藥丸的重量到鐵路公路車輛的重量。它也提供準(zhǔn)確的結(jié)果,更可靠,當(dāng)他們保持良好。此機(jī)械秤的操作過程涉及兩個(gè)或任一力平衡,或在機(jī)械操縱桿的幫助下減輕重量。在早期,應(yīng)變量具是稱重電池與液壓氣動(dòng)稱重電池相結(jié)合組成的。
在1843年,物理學(xué)家查爾斯·惠斯通爵士發(fā)明了一條橋梁路徑,也許可以確定電信號。這個(gè)惠斯通橋電路非常完美,可以確定應(yīng)變量庫中發(fā)生的沖突變化。還有20世紀(jì)40年代發(fā)明的帶粘結(jié)電阻絲的應(yīng)變量具稱重電池。從該時(shí)期開始,該應(yīng)變量具稱重單元被開發(fā)為機(jī)械規(guī)模機(jī)制和獨(dú)立稱重單元。
1952年英國學(xué)者杰克遜首先研制出金屬箔式電阻應(yīng)變計(jì),為負(fù)荷傳感器提供較理想的轉(zhuǎn)換元件。并創(chuàng)造了用熱固膠粘貼電阻應(yīng)變計(jì)的新工藝,提高了負(fù)荷傳感器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性,促進(jìn)了負(fù)荷傳感器技術(shù)的發(fā)展。
1973年美國學(xué)者霍格斯特姆為克服利用拉伸、壓縮和彎曲應(yīng)力的正應(yīng)力負(fù)荷傳感器的諸多缺點(diǎn),提出了不利用彈性體正應(yīng)力,而利用切應(yīng)力的理論,設(shè)計(jì)出圓截工字型截面懸臂剪切梁式負(fù)荷傳感器,打破了傳統(tǒng)的柱、筒、環(huán)、梁結(jié)構(gòu)正應(yīng)力負(fù)荷傳感器的一統(tǒng)天下。剪切式負(fù)荷傳感器以其靈敏度對加力點(diǎn)變化不敏感、拉向和壓向靈敏度對稱性好、抗偏心和橫向負(fù)荷能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、尺寸小等特點(diǎn)形成了一個(gè)新的發(fā)展潮流,極大的推動(dòng)了負(fù)荷傳感器技術(shù)的發(fā)展。
1974年日本學(xué)者大井光四郎利用平面問題的有限單元法分析電阻應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變傳遞,優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。德國學(xué)者埃多姆和美國學(xué)者斯坦因分別利用建立彈性體力學(xué)模型,采用有限單元計(jì)算分析彈性體的應(yīng)力場、位移場,求得最佳化設(shè)計(jì),為利用現(xiàn)代化科技手段設(shè)計(jì)與計(jì)算負(fù)荷傳感器開辟了新途徑。
1975年前后,為滿足低容量電子計(jì)價(jià)秤發(fā)展的需要,美、日等國研制出鋁合金不變彎矩原理的平行梁結(jié)構(gòu)負(fù)荷傳感器。雖然它利用的是平行梁表面的彎曲應(yīng)力,應(yīng)屬于正應(yīng)力類型,但因其不變彎矩原理使靈敏度對加力點(diǎn)變化不敏感,拉向和壓向靈敏度對稱,它又具備了切應(yīng)力負(fù)荷傳感器的特點(diǎn)。并且量程小,剛度大,便于調(diào)整四角誤差,很快就形成了負(fù)荷傳感器的又一個(gè)發(fā)展潮流。
蠕變是高精度電阻應(yīng)變計(jì)和負(fù)荷傳感器經(jīng)常遇到和必須解決的關(guān)鍵問題。70年代末,前蘇聯(lián)學(xué)者H.科洛考娃通過對一維力學(xué)模型和應(yīng)變傳遞系數(shù)的分析,提出控制應(yīng)變計(jì)敏感柵的柵頭寬度與柵絲寬度的比例,可以制出不同蠕變值電阻應(yīng)變計(jì)的理論,并成功的研制出系列蠕變補(bǔ)償電阻應(yīng)變計(jì)。對低容量鋁合金負(fù)荷傳感器減小蠕變誤差,提高準(zhǔn)確度等級起到了至關(guān)重要的作用,使商用和家用電子秤的負(fù)荷傳感器多品種、大批量生產(chǎn)成為可能。
由于電子稱重技術(shù)和工業(yè)、商業(yè)電子衡器的迅速發(fā)展,負(fù)荷傳感器的性能指標(biāo)和評定方法,已不能滿足采用階梯公差帶評定準(zhǔn)確度等級的電子衡器的需要,急需準(zhǔn)確度評定比較統(tǒng)一的計(jì)量規(guī)程。80年代初,國際法制計(jì)量組織(OIML)質(zhì)量測量指導(dǎo)秘書處為適應(yīng)電子衡器的誤差評定方法,決定將用于電子稱重的稱重傳感器與測力傳感器徹底分開,由美國負(fù)責(zé)的第8報(bào)告秘書處起草《稱重傳感器計(jì)量規(guī)程》。經(jīng)過OIML成員國書面表決后,在1984年10月第7屆法制計(jì)量大會(huì)上正式批準(zhǔn),并于1985年以O(shè)IML,R60國際建議頒布,下發(fā)到各成員國。目前各國正在執(zhí)行的是R60的2000年版。由于新計(jì)量規(guī)程把計(jì)量性能與溫度性能綜合考慮,增加了研究開發(fā)與大批量生產(chǎn)的難度,逼迫企業(yè)完善工藝準(zhǔn)備,改進(jìn)制造工藝,使稱重傳感器的綜合性能和長期穩(wěn)定性均有較大提高,保證了電子秤的質(zhì)量。