电子秤衡器的发展演变过程

电子秤衡器的发展演变过程

上海九津衡器厂———

电子秤衡器的发展演变过程

  *称重装置*出现在埃及和巴比伦 ， 时
间早在公元前 ５０００年。 这台古老的衡器是采用简单
的木头天平， 两端各有一个孔， 中间也有一个孔， 穿
过中间孔的绳子用于支撑天平梁。 秤盘由通过天平梁
两端孔的绳子支撑。 这种结构被称为“等臂天平”，
一个秤盘中物体的重量与另一个秤盘中物体的重量相
等， 支撑作为支点。
约公元前 ２０００年， 人们对原来的结构进行了一
些改进， 从天平的顶部钻出一个垂直孔， 用于连接天
平每端的水平孔。 每个秤盘的吊绳从通过横向孔的垂
直孔穿到秤盘。 按照这种方式， 由于秤盘的重量， 吊
绳保持与天平梁各端的固定接触， 这种改进有助于
确切地确定杠杆臂的长度。
这种天平是罗马 以前的已知的*衡器。 但
是， 这并不意味着它保持其原来的结构。 在此五千年
期间， 主要的改进就是较大地提高了天平的准确度及
方便性。
约公元前 １０００年， 通过青铜环代替绳子枢轴，
对上述衡器进行了改进。 虽然青铜环没有提高衡器的
准确度， 但是确实提高了轻便性及方便性， 从而使衡
器的使用普遍。
然后， 约公元前 ５００年， 开始使用钩环。 将支轴
销固定在钩环上， 从而使天平梁容易从支轴销上取
下。 不久以后， 通过将支轴偏离， 较低的负荷就
可以对较重的负荷进行平衡， 并且开始使用倍数杠杆
（非等臂天平） 。
数千年来， 等臂天平是使用的*衡器。 公
元前 ４００年左右， 出现新的称重原理， 被称为“丹麦
俾斯麦衡器”。 它包括木杆及秤钩， 木杆将较大的砝
码固定在一端， 秤钩用于另一端的负荷。 支点可以移
动， 绳子或金属环沿着秤杆滑动， 直到它平衡为止。
通过秤下侧的系列槽口读出重量。 尽管它不准
确， 但是它在流行， 并且采用不同的名称。
这种天平在公元前 ２００年进行了改进， 此时
罗马人发明了杆秤。 杆秤与俾斯麦衡器不同， 有带固
定支点的秤杆， 并且基于相等力矩的原理。
杆秤被认为是的和准确的衡器。 其原理是从
远处施加力量。 力量乘以距离得到的积被称为“力
矩”， 如果两种力矩的和相等， 就认为系统处于平衡
状态。
杆秤也是使用滑动砝码的原理。 一个秤钩固
定在较短臂上， 用于支持负荷， 另一个秤钩固定第二
个支点上， 用于支撑或悬挂杆秤。 通过沿着秤杆移动
砝码， 对负荷进行称重。
与等臂天平相比， 杆秤的较大优点就是能够通过
较轻的砝码对重的负荷进行称重。 例如， 等臂天平
的梁为单杠杆， 其比率为 １：１； 杆秤的秤杆为倍数杠
杆， 其比率为 ５：１。
公元 １４９０年， 列奥纳多·达·芬奇， 的画家、
雕刻家、 建筑师及工程师， 设计了自动平衡及自动指
示的衡器。
他采用同样的原理设计了两种衡器结构。 在一种
结构中， 半圆形秤盘通过转轴的方式悬挂在立柱上，
并且转轴位于秤盘直径的。 悬挂在秤盘一个角上
的砝码使衡器转动， 从而慢慢地增加负荷对应的重
量。 这两种重量平衡时， 转动停止。
另外一种采用三角形结构， 三角形悬挂其高点
上， 并且负荷悬挂在三角形底座的一个角上。 在此情
况下， 负荷使三角形绕着其枢轴转动， 转动方式与半
圆形秤的转动方式相同。
达·芬奇的自动指示衡器与自动平衡衡器一样重
要。 这种衡器有读数器， 位于秤盘的弧面上， 并且三

角形底座带有经过校准的刻度， 用于指示负荷引起的
转动量， 从而提供其重量的指示。 直到约 ４００年
后， 达·芬奇在称重的成就才得到实际利用。
称重领域的随后进步 （约在公元 １５００年）
是在等臂天平的枢轴及梁端都采用刀形支承。 采
用刀形支承的钢制天平首先出现在汉斯·荷尔拜因的
绘画作品乔治·吉斯泽画像中， 乔治·吉斯泽为汉萨同
盟的商人。 荷尔拜因的绘画详细及准确， 能够清
楚地显示正在使用的衡器。 中间刀形枢轴位于有刀形
支承的秤杆中， 刀形支承位于横向压平的终端内， 构
成了秤杆的“鹅颈” 形状。 在零售商人数个世纪都使
用这种衡器， 并且称重时一般由手将秤杆悬挂起来。
古老等臂天平及杆秤的问题是对小量负荷进行称
重时不太方便， 因为一般需要将负荷悬挂在秤梁下
面。 直到 １７３０年， 法国的数学家吉尔·德·洛罗贝瓦
尔才提出新的想法， 尝试将负荷放在秤梁上， 并且秤
梁由下面的支点进行支撑。
他的新衡器原理采用机械连接， 两条平行等臂通
过垂直杆连接在秤梁各端， 从而组成平行四边形， 并
且每条等臂在立柱的上转动。 水平杆固定在每个
垂直杆上， 其中一条杆支持负荷， 另一条杆支持砝
码。
令人惊奇的是， 洛罗贝瓦尔的巧妙发明到 １９世
纪初才开始实际使用。 在大约 １５０年后， 这种衡器才
开始， 并且作为一种零售案秤很快就开始流行。
在 １８世纪初期， 的克里斯托夫·维格尔发明
了弹簧秤， 这是目前简单的指示衡器之一。 弹簧伸
展时， 固定在负荷端的指针自动地将重量用图上标注
的刻度进行指示。
自从维格尔的发明以来， 有弹簧秤创新。
流行的是 Ｃ形弹簧秤， 被称为“曼瑟尔秤”。
曼瑟尔秤的原理比较简单。 椭圆形弹簧被负荷拉
开时， 指示器通过弹簧两端的相互作用进行移动。 指
示器在有合适刻度的黄铜板上移动。 这些衡器在欧洲
及的农村流行。
在大约 １７７０年， 英国的理查德·萨尔特开始
螺旋弹簧天平。 刻度标注在正方形杆上， 正方形杆滑
入和滑出其外壳。 但是， 弹簧的使用尚有疑问，
并且在 １９世纪初期， 不同的开始用扁钢条制
造不同形状的弹簧， 以便其使用。
到 １８世纪， 殖民地不再依赖于英国的
资金、 主要供应品及制成品。 人已将北美洲大陆
建设为具有名副其实经济实力的伟大社会。 随着
人口的增长， 贸易及航运扩展到欧洲的多个及英
国。 因此， 需要好的方式对重的负荷进行
称重。
直到此时， 还将的杆秤用于对重的负荷
进行称重。 这需要将马车所载货物卸到承载器上， 然
后重新装载到马车上， 这样不太方便并且耗费时间。
显然， 对空车称重后装载简单， 然后计算两者之间
的差异。 但是， 这就意味着每次称重期间进行将马解
下并且重新拴上的乏味工作。 这将促成英国通过法
律， 强制要求好的称重系统。
１７４１年的英国收费公路法要求根据车辆重量进行
收费。 通过到此为止的衡器技术， 并且使用上述程
序， 就会给收费站带来较大瓶颈。 为了解决这种问
题， 约翰·瓦特发明了杠杆秤台衡器。 *平台衡器，
被称为“地磅”， １８世纪 ４０年代在英国伯明翰市制
造。 秤台与公路齐平， 车辆简单地停在秤台上， 并且
进行称重。
这种地磅包括一个较大的承载秤台以及两个较大
的 Ｖ形杠杆， 杠杆通过其顶点固定在第三个杠杆的一
端上。 此杠杆的另一端支撑较小的圆形工作台， 并且
将砝码保存在工作台内。 由枢轴上的端部对每个
Ｖ形杠杆进行支撑。 平台支架位于 Ｖ形杠杆上， 与其
端点有距离。
秤台衡器的原理是： 秤台上一点上的负荷相
等地传送到第三个杠杆的负荷端， 并且可以通过另一
端上的砝码进行平衡。 Ｖ形梁为二级杠杆， 并且负荷
施加到支点与动力点之间。 因为支点位于负荷点与动
力点之间， 所以本系统的动力点成为一级杠杆的负荷
点。 瓦特的杠杆秤台衡器原理的优点在于： 对平秤台
上一点上的负荷进行相等传送， 并且秤台总于处
于水平位置。

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