【正文】 傳感器的輸出一般來不及達到平衡狀態(tài)，而是處于過渡過程中，這樣輸出信號將不會和輸入信號一致。因此，對傳感器的分類可謂是仁者見仁，智者見智，目前國內(nèi)外尚無統(tǒng)一的分類方法，但通常采用以下方法對其進行分類[3,6,17]：（1）根據(jù)被測物理量劃分，例如，溫度傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、氣敏傳感器等；（2）是根據(jù)傳感器的工作原理劃分，例如，應變式傳感器、電容式傳感器、磁敏傳感器等；（3）根據(jù)輸出信號的性質(zhì)可分為模擬式傳感器和數(shù)字式傳感器；（4）根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理分為有源傳感器和無源傳感器。為日后工程技術(shù)人員提供一定的參考。以人體工程學原理為基礎，充分考慮了老年人、婦女操作的輕便性、安全性和舒適性。日本是世界上半喂入式水稻聯(lián)合收割機技術(shù)最先進的國家。2002年以后，水稻聯(lián)合收割機進入了更深層次的提高階段。另外，廣東省農(nóng)機所還開發(fā)了金屬覆帶行走裝置以解決收割機在水田中的行走問題。隨著近年來糧食產(chǎn)量的大幅增長，農(nóng)村年輕勞動力的嚴重外流，因此，要求機械化的程度越來越高。緒論傳感器在水稻收割機上的應用及發(fā)展摘 要隨著傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，傳感器目前已經(jīng)廣泛應用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，提高了農(nóng)業(yè)機械化程度并為保障糧食安全起到重要作用。實現(xiàn)對水稻的機械化生產(chǎn)是提高糧食產(chǎn)量的重要保障。這一階段，我國的水稻收獲機械設計工作已全面啟動，水稻收獲機械的發(fā)展開始繁榮起來。新的機型不斷被研制成功，如“湖州10012”和“龍江120”[1]等機型。半喂入式聯(lián)合收割機具有機器結(jié)構(gòu)小巧、適應性強、工作可靠性高、效率高、脫粒損失小等特點，是各國大力發(fā)展的機型。同時廣泛采用了自動控制系統(tǒng)、零部件快速拆裝機構(gòu)、輕質(zhì)材料、電動式喂入深度調(diào)節(jié)機構(gòu)、整機潤滑系統(tǒng)等。2傳感器概述 傳感器[3]是一種能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件以及相應的電子線路組成。其中有源傳感器能將非電量轉(zhuǎn)換成電能量，例如電動勢傳感器、壓電式傳感器、磁電式傳感器等；無源傳感器不能轉(zhuǎn)換能量，只是把被測非電量轉(zhuǎn)換成電參數(shù)的量，如電阻式傳感器、電容式傳感器等。為了更好的分析傳感器的動態(tài)特性，我們可以用以下微分方程[6]進行描述： (23) 其中，表示輸入量，表示輸出量，表示與傳感器結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。下面列舉傳感器在水稻收割機上的一些應用。4傳感器在水稻收割機上的應用霍爾傳感器[3,4,6]是一種以霍爾效應為工作基礎的磁傳感器，它可以檢測磁場及其變化。當放置于磁感應強度為B的磁場中的靜止載流導體的電流方向與磁場方向不一致時，載流導體上垂直于電流和磁場方向上將產(chǎn)生電動勢，這一效應稱為霍爾效應。 1 2 霍爾元件的圖形符號霍爾元件具有對磁場敏感、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、輸出電壓變化大和使用壽命長等特點，因此在測量、自動控制、信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛應用。[6]。例如光電管、光電倍增管等都是基于外光電效應的光電器件。 光電轉(zhuǎn)速傳感器可以實現(xiàn)非接觸式測量，克服了輪子的跳動、打滑以及振動給測量結(jié)果帶來的影響。光纖傳感器由光源、敏感元件、光探測器、信號處理系統(tǒng)和光纖[17]等組成。根據(jù)電磁感應定律可知，當穿過線圈的磁通量隨著時間變化時，回路中會產(chǎn)生感應電動勢，感應電動勢可以表示為磁通量隨時間變化速率的相反數(shù)。(2)光電傳感器具有頻譜寬、不易受電磁干擾、響應快、分辨率高、可靠性高、可以實現(xiàn)非接觸式測量[11]等優(yōu)點而被廣泛應用于自動控制中。光纖光柵位移傳感器、光纖光柵加速度傳感器、光纖光柵壓力傳感器等在國內(nèi)都已經(jīng)有商品化的產(chǎn)品了。在火炮炮筒振動對射彈散布影響的研究中，相對式電動傳感器是測量炮口振動速度的重要元件。(1) 紅外輻射紅外輻射[3,17]就是平時所說的紅外線，~1000μm的不可見光。紅外傳感器的核心是紅外探測器，是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所表現(xiàn)的物理效應來探測紅外輻射的。超聲波廣泛應用于冶金、機械、醫(yī)療等行業(yè)。激光技術(shù)與應用的迅猛發(fā)展，已與多個學科相結(jié)合，形成新興的交叉學科，如光電子學、信息光學、激光光譜學、非線性光學、超快激光學、量子光學、光纖光學、導波光學、激光醫(yī)學、激光生物學、激光化學等。激光傳感器必須極其精確地測定傳輸時間，因為光速太快。超聲波流量傳感器具有不阻礙流體流動等特點而用于對自來水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水等進行測量。在對糧食產(chǎn)量測量過程中，谷物流量傳感器是這個測量系統(tǒng)的核心，目前我們采用的谷物流量傳感器有光電容積傳感器、γ射線式流量傳感器、沖量式流量傳感器和刮板輪式容積流量傳感器等幾種。γ射線式流量傳感器的一個重要組成部分就是核輻射接收器，它將核輻射信號轉(zhuǎn)換成電信號，從而探測出射線的強弱變化。刮板輪式容積流量傳感器[20,26]可以直接將谷物的體積或重量轉(zhuǎn)換成電信號，可以更加方便地測出谷物的流量。(4)刮板式流量傳感器與上面三種流量傳感器相比可以實現(xiàn)對流量的直接測量，而且它的精度高、實時性好，但是需要較大的空間，所以在實用性上存在局限性。通常，要求濕敏元件在各種氣體環(huán)境下穩(wěn)定性好、響應時間短、壽命長、有互換性、耐污染以及受溫度影響小等。將這種陶瓷燒制成表面多孔的薄平板，然后在其兩面配制與陶瓷熱膨脹系數(shù)大致相等，且粘結(jié)強度大的氧化釕（）電極。微波傳感器在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)勘探、能源、材料、國防等方面具有廣泛的應用前景。微波濕度傳感器[5]在測量谷物顆粒的濕度是基于放在發(fā)射和接受喇叭天線之間的谷物對微波信號的衰減。目前應用十分廣泛，如測電動機、發(fā)動機等輸出的扭矩和功率。轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)時，在橫截面邊緣處切應力達到最大，此時轉(zhuǎn)矩和應變的關(guān)系[19]可表示為: （49）其中，為軸所受的轉(zhuǎn)矩；是彈性模量；是轉(zhuǎn)軸半徑。測量時，使傳感器上的四個極的兩個對角線與軸中心線成角來確定傳感器的方位，使磁路與軸表面的主應力方向一致，四個電極與中心電極形成磁閉合回路。這種扭矩傳感器目前已經(jīng)在輪船螺旋槳軸、航空發(fā)動機推動器軸等方面得到應用。(3) 光柵式轉(zhuǎn)矩傳感器與磁彈性傳感器相比它的成本更低、結(jié)構(gòu)也比較簡單，測量精度基本和磁彈性傳感器差不多。這四年的大學生活是我們學生時代乃至整個人生最至關(guān)重要的階段，在這期間，我們學到的不僅僅是大量的理論知識和一些專業(yè)技能，更重要的是在思想上成熟和獨立了，學會了為人處事的方法，正確的三觀 得到了確立。5傳感器在農(nóng)業(yè)機械方面的發(fā)展趨勢(1) 向高精度發(fā)展隨著自動化程度的提高，對傳感器的要求也在不斷提高，必須研制出靈敏度高、精確度高、響應速度快、互換性好的新型傳感器以確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化的可靠性和操作的安全性。在扭矩作用下，兩路輸出信號的相位發(fā)生變化，再通過對此信號的檢測處理，便可測量出轉(zhuǎn)矩[28]。(2)橋式壓磁傳感器橋式壓磁傳感器的鐵芯是兩個互相垂直交叉放置的Ⅱ型鐵心，在鐵芯上分別繞以勵磁線圈和測量線圈。磁致伸縮[17]材料在外力作用下，使其內(nèi)部發(fā)生形變，產(chǎn)生應力，使各磁疇之間的界限發(fā)生移動，磁疇磁化強度矢量轉(zhuǎn)動，從而使材料的磁化強度和磁導率發(fā)生相應的變化。在運轉(zhuǎn)中，軸之間的功率的傳遞是靠軸上的扭矩來完成的。氯化鋰濕度傳感器的優(yōu)點是滯后小，不受測試環(huán)境風速影響，檢測精度高達5%，長期穩(wěn)定性好，響應快，但是其尺寸較大，耐熱性差，不能用于露點以下的測量，器件性能重復性不理想，使用壽命短。利用這一特性我們研制成微波濕度傳感器。氧化鋁濕度傳感器是一種電容式微量水分檢測傳感器，它是利用氧化鋁對水分吸附能力極強制成的，工作時被測氣體中的水分子通過金屬層上的網(wǎng)孔被氧化鋁的細孔壁吸附或釋放，并與周圍的水蒸氣壓很快達到平衡。它由引線、基片、感濕層和電極組成，如圖48所示， 圖48 氯化鋰濕度傳感器氯化鋰通常與聚乙烯醇組成混合體，在氯化鋰溶液中，和均以離子形式存在，對水分的吸引能力強，離子水合程度高，其溶液中的離子導電能力與濃度成正比。濕度[17]是指空氣中水蒸氣的含量的物理量，通常采用相對濕度、絕對濕度、露點等來表示。其中，兩刮板輪之間的空間容積V是已知的，因此只要測出刮板輪的瞬時轉(zhuǎn)速便可根據(jù)下式計算出谷物的容積流量。它的結(jié)構(gòu)原理圖[28]如圖45所示，圖45 γ射線式流量傳感器射到探測器上的透射射線強度和谷物質(zhì)量的關(guān)系為 （44）式中： 射到探測器的投射射線強度 被測谷物對所用射線的質(zhì)量吸收系數(shù) 沒有谷物時射到探測器處的射線強度 谷物的厚度由上面的衰減規(guī)律公式可知，輻射強度越弱表明輻射源與傳感器之間的谷物質(zhì)量越大，將谷物的質(zhì)量數(shù)據(jù)和谷物流經(jīng)傳感器的數(shù)據(jù)結(jié)合，便可轉(zhuǎn)換成谷物的質(zhì)量流速度。光電式容積傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖如圖44所示，在使用過程中，把它安裝在收割機谷物升運器兩側(cè)，當升運器刮板運送谷物上升時，上升的谷物經(jīng)過光電開光之間時，會阻斷光路，使接收元件接收不到來自發(fā)光元件的光，光電敏感元件間斷地接收光的反射信號，再經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路處理，將反射光脈沖轉(zhuǎn)換成電脈沖信號。 (3)激光傳感器因具有高亮度、高方向性、高單色性和高相干性而廣泛應用于測量和加工。紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量，氣體成分分析和無損探傷，在醫(yī)學、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應用。激光傳感器[3,5,17]是利用激光技術(shù)進行測量的傳感器。超聲波探頭按其工作原理可分為壓電式、磁致伸縮