“秤”的發展史

眾所周知，秤在我們日常生活、工農業生產以及科學研究中，都扮演了不可或缺的角色.從秤的產生、發展演變過程中，我們可以從中一窺人類利用工具，改造自然的一個側面.本文沿著時間的脈絡、簡單介紹一下秤的發展史、目前的應用，以及將來的發展可能.

一、秤的歷史

1.最早的“秤”

提到“秤”，首先還得從最古老的稱量物體質量的計量器具——“天平”說起.在人們的生產實踐中，人肩挑擔，支點在中間，兩端等重，若兩端懸掛重物不等，就必然向重的一端傾斜.基于種種直觀的對稱思想，人們創造出等臂天平.迄今發現的最古老的天平杠桿，出自埃及第三王朝，距今已有4500年了，如今保存在倫敦科學博物館.天平橫梁經鉆孔穿線作為支點和力點，不僅其等臂性難以保證，而且在其平衡時摩擦阻力大；橫梁相對較重這個原始天平的缺點，使得天平靈敏度降低，稱量準確度也低.古埃及初期的砝碼都是形狀粗笨的石質器，后來制成圓筒形或獅子、牛、山羊、鴨子等仿動物形.

中國也是世界上使用天平、砝碼最早的國家之一.春秋晚期，用于天平的砝碼，有齊國的右伯君銅權、楚國銅環權等.特別從春秋后期到戰國時期，楚國經濟繁榮，王公貴族使用黃金切割貨幣，木衡銅環權雙盤小天平應運而生，并得到廣泛使用.因稱量貴重金屬，所以砝碼做得精細準確且成套.為了在小小的秤盤里多放砝碼，放上砝碼后秤盤又不偏斜，把砝碼做成了環形.在當時社會生產力較低、自然經濟的條件下，民間日常使用權衡的并不普遍，大多是計件或用量器計算，而官府使用“衡石”（定量稱重一石的大天平）的記載較多.秦代國家征收、存儲糧草都以整石為單位.這些大型衡桿天平只需配備一個石權即可，所以，能稱幾斤、幾十斤的桿秤并無十分迫切需要.到了西漢，長安、洛陽、邯鄲等發展成為商業中心，綿、麻等零星物品的稱量，天平已經不再適合了.方便的桿秤就應運而生了.桿秤自東漢出現后，由于它制作簡易，使用方便（缺點是準確度低于天平），很快在商業、手工業、農業、稅收和民間日常生活中流行開來.到了宋代已可制造舊衡制百斤以上的大型桿秤、一斤到十五斤的小型桿秤，以及精細的小戥秤.經過元、明、清的廣泛使用，技術上的不斷改進，桿秤的計量性能已臻完善.到清朝末年，除了國庫等地方財政部分收支金銀財寶使用天平外，所有需要稱重的物品，都可由桿秤來計量.

2.新中國的秤

新中國建立后，為改進桿秤做了以下幾項工作：一是將桿秤計量單位由市制單位改為國際計量單位.二是將繩紐逐步改為刀紐.由于刀紐的摩擦力小，定位準確，因此對桿秤的靈敏性和準確性起到關鍵作用.三是質量量值傳遞系統得到完善，使桿秤量值得以統一.之前的以秤校秤，再加上繩紐秤的靈敏度低，這就造成了“十秤九不準”的混亂.桿秤定度時使用標準砝碼，從根本上消除了桿秤量值不統一的根源.四是秤砣由非定值到定值.相比較曾經的“一支桿秤專用一個砣”的“砣不離秤”，不僅秤桿制造用標準砝碼校準，即使生產出來的秤砣亦能在本廠或當地計量部門得到及時鑒定，保證了桿秤的準確性.五是在公眾貿易中限制使用桿秤.隨著社會進步和科學技術的發展，電子秤、雙面彈簧度盤秤和機械式臺、案秤，以它們穩定性好、示數顯示清晰和不易作弊等特點，在公眾貿易中大量使用，桿秤漸漸地淡出了歷史的舞臺.

二、常用秤的工作原理

1.彈簧秤

除了上文所述利用力的杠桿平衡原理的天平、桿秤，還有一種利用胡克定律來測量物體質量的器材——彈簧秤.廣為人知的胡克定律——彈簧的伸長量與所受的力的大小成正比，正是根據這一原理，使用螺旋壓縮彈簧的彈簧秤問世.彈簧秤分壓力和拉力兩種類型，壓力彈簧秤的托盤承受的壓力等于物體的重力，秤盤指針旋轉的角度指示所受壓力的數值.彈簧秤具有結構簡單、讀數直觀的優點.但因彈簧具有彈性滯后的特性，且易受溫度等外界條件變化的影響，故其準確度、靈敏度較低.此外，其稱重結果還因重力加速度的不同而有所差異.

2.電子秤

現如今的工業生產和日常生活都離不開稱重，而且隨著生產的發展，人們對稱重的精度要求不斷提高，特別是在包裝、食品、化工、醫藥等行業中，都要求有較高的稱重精度.由機械結構實現的高精度稱重裝置，不但結構復雜，而且支承（刀口和刀座）較弱且容易磨損和銹蝕，對工作環境要求嚴格，維修工作量大，其最大的缺點就是稱重速度慢、效率低、不能適應生產發展的需要.為了克服上述缺點，上個世紀60年代人們研制了一種機電結合的電子秤，它由杠桿系統、光柵裝置和電子線路三部分組成.杠桿系統在載荷的作用下產生位移，光柵裝置將這一位移轉換成數字信號送入電子線路，最后用數字儀表顯示出重量值.這種秤比機械杠桿秤提高了精度，使用更方便，重量值可用數字直觀顯示，且稱重信號可遠距離傳送.

三、電腦組合秤與未來秤的發展趨勢

隨著現代化工業迅猛發展，包裝行業在包裝準確度、包裝速度、包裝范圍等諸方面亦有更高的要求，傳統的定量自動包裝秤已很難滿足這些要求，電腦組合秤也就應運而生了.這兒我們就結合它和傳統定量自動包裝的區別來看看電腦組合秤的優勢到底在哪里.

1.稱量原理不同

在很多超市賣場，一些蔬菜會以袋裝定量包裝的形式在超市銷售，如每袋青椒定量值是120克，要裝準120克是一件非常困難的事情.由于單個青椒重量較重，且差別較大，裝少了關系到消費者利益，裝多了關系到企業的成本.傳統的方式是人工稱量，即在一臺靜態的電子秤上稱量，一個青椒接一個青椒地累加，湊足120克即可.但是如果累加到115克，再想找一個5克的青椒加上去幾乎是不可能的，則必須從115克重拿去一個較小的青椒，再加一個較大的青椒.如果重量大大超過120克或不足120克的話，還需重復以上工作，稱量效率極低，且難以達到接近目標重量（定量值）的結果.定量自動包裝秤就是將這一人工程序變為自動化工業程序，但它們共同的工作原理依舊大大影響其稱量的準確度.而電腦組合秤是由多個具有獨立的進料出料結構的稱量單元組成，一般電腦組合成由8—32個稱重單元組成.電腦利用排列組合原理將各稱重單元的載荷量進行自動優選組合計算，得出最佳、最接近定量值得組合進行包裝.例如一臺十個稱重單元的電腦組合秤，稱量時每個稱重單元都進行稱量，并將每個稱量的重量數據讀入電腦，由電腦進行優選組合，根據組合數學，十個稱量單元共能實現1023種組合，電腦從這1023種組合中選出最接近目標重量值得組合.這樣不僅解決了人工反復搭配，更重要的是它讓很難實現定量值的工作迎刃而解.

2.檢測數據的可靠性不同

①二次采樣

如上述的一臺十個稱量單元的電腦組合秤，在稱量過程中從十個稱量單元的數據中一次讀取為第一次采樣，電腦獲得數據后進行優選組合，如某3個稱量單元的重量最為合適，但電腦組合秤不是立即釋放這3個稱量單元的被稱物，而是在此對這三個稱量單元的被稱物進行一次重量數據的采樣，此為第二次采樣；如兩次采樣的數據不一致，則電腦會重新進行組合，如兩次采樣的數據一致，電腦組合秤出料，這樣就保證了排出物料的重量與預定的重量完全一致.

②自動置零功能

由于在稱量過程中一些被稱物的粉塵會粘在稱量斗壁上不掉下來，影響下一次稱量的準確度.電腦組合秤解決這一問題的方案是：①釋放物料時稱量斗一般要開啟4-5次，減少被稱物的粉塵殘留量.②電腦組合秤還會將進行稱量斗的重量自動歸零，即將粘在稱量斗上的粉塵視為零重量，不影響下次稱量的準確度.

③防振動和沖擊

傳統定量自動包裝秤是一邊加料一邊稱量，故對傳感器來說是在動態情況下稱量，如果被稱物受到沖擊或跳動，都會使傳感器感應到不穩定的重量數據從而引起誤差，而電腦組合秤的稱重傳感器之外另增加一個感應震動傳感器，把感應到的振動成分從稱重傳感器數據中去除，從而得到可靠的數據.

3.稱量速度快

傳統定量自動包裝秤一般要經過粗計量、精計量這一稱量過程，特別是精計量的過程要一點一點地追加，耗時長，影響稱量速度.如1千克以下的定量自動包裝秤其稱量速度一般在20—30包/分鐘，而電腦組合秤在電腦的快速優選組合運算中一般14個稱重單元的秤可達到100—120包/分鐘，比定量自動包裝秤的稱量速度快4—6倍.另外電腦組合秤還可以根據不同的物料有相應的應用技術，如有防水型、易碎物型、易粘物型、混合稱量、個數稱量，且易與各種包裝機相配合，更加適合現代生產管理的需求.

電子稱重技術正從靜態稱重向動態稱重發展，特別注重對快速稱重和動態稱重的研究和應用.根據近年來電子衡器產品的發展情況及國內外市場的需求，電子衡器總的發展趨勢是：小型化、模塊化、集成化、智能化；其技術性能趨向是速率高、準確度高、穩定性高、可靠性高；其應用性能趨向于綜合性和組合性.