【正文】 線式流量傳感器也稱為核輻射監(jiān)測裝置，它是根據(jù)被測物質(zhì)對(duì)放射線的吸收、穿透能力、反射、散射或被測物質(zhì)的電離激發(fā)作用而工作的。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(jī)谷物升運(yùn)器兩側(cè)，當(dāng)升運(yùn)器刮板運(yùn)送谷物上升時(shí)，上升的谷物經(jīng)過光電開光之間時(shí)，會(huì)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(hào)，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(hào)。在對(duì)糧食產(chǎn)量測量過程中，谷物流量傳感器是這個(gè)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。面對(duì)我國龐大的人口，耕地資源的不斷減少，糧食安全問題已經(jīng)不能小覷，提高糧食產(chǎn)量對(duì)保障糧食安全具有重要戰(zhàn)略意義。目前軍事上用于對(duì)地形的測量，比如戰(zhàn)場前沿測距，測云層、飛機(jī)、導(dǎo)彈等的高度；激光雷達(dá)用于火炮控制、跟蹤系統(tǒng)識(shí)別等；激光制導(dǎo)武器具有命中率高、抗電磁干擾能力強(qiáng)而成為未來武器發(fā)展的新趨勢。 (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(yīng)用于測量和加工。超聲波流量傳感器具有不阻礙流體流動(dòng)等特點(diǎn)而用于對(duì)自來水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水等進(jìn)行測量。對(duì)于測距來說，超聲波傳感器具有頻率高、波長短、定向性好、振幅小、加速度大、能量集中等顯著特點(diǎn)。例如紅外線遙控鼠標(biāo)、紅外線夜視攝影功能都給我們的生活帶來了很大的便利。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(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。激光傳感器必須極其精確地測定傳輸時(shí)間，因?yàn)楣馑偬?。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器，因此它能檢測極其微弱的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)。激光傳感器工作時(shí)，先由激光發(fā)射二極管對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖，經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。激光傳感器[3,5,17]是利用激光技術(shù)進(jìn)行測量的傳感器。激光技術(shù)與應(yīng)用的迅猛發(fā)展，已與多個(gè)學(xué)科相結(jié)合，形成新興的交叉學(xué)科，如光電子學(xué)、信息光學(xué)、激光光譜學(xué)、非線性光學(xué)、超快激光學(xué)、量子光學(xué)、光纖光學(xué)、導(dǎo)波光學(xué)、激光醫(yī)學(xué)、激光生物學(xué)、激光化學(xué)等。如果從發(fā)射超聲脈沖開始到接收換能器接收到反射波為止的時(shí)間間隔已知，就可以求出分界面的位置，利用這種方法對(duì)物位進(jìn)行測量。它是根據(jù)壓電材料的壓電效應(yīng)來工作的：逆壓電效應(yīng)將高頻電振動(dòng)轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動(dòng)，從而產(chǎn)生超聲波，可作為發(fā)射探頭；而正壓電效應(yīng)是將超聲振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，可作為接受探頭。超聲波探頭按其工作原理可分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等，其中壓電式控頭最常用。超聲波廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、醫(yī)療等行業(yè)。超聲技術(shù)是一門以物理、電子、機(jī)械以及材料學(xué)為基礎(chǔ)的通用技術(shù)。在其強(qiáng)度較低時(shí)，超聲波可以作為探測負(fù)載信息的載體與媒介，稱為檢測超聲。(3) 紅外輻射傳感器測量割幅的原理紅外輻射傳感器是利用儀器發(fā)出一束光（通常是近紅外光）照射到作物的表面，儀器同時(shí)接受被測作物反射回的能量，根據(jù)接收到的反射光的能量來判斷作物的距離。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(yīng)來探測紅外輻射的。大氣是紅外輻射的主要傳播介質(zhì)，當(dāng)紅外線在大氣中傳播時(shí)，大氣層對(duì)不同波長的紅外線存在不同的吸收帶。紅外線的本質(zhì)和可見光和電磁波的性質(zhì)一樣，具有反射、折射、干涉、吸收等特性，它在真空中以光速傳播，并具有明顯的波粒二象性。紅外輻射的物理本質(zhì)就是熱輻射，凡是溫度高于絕對(duì)零度的所有物體都在不停地向周圍空間以熱輻射或電磁輻射發(fā)出能量。(1) 紅外輻射紅外輻射[3,17]就是平時(shí)所說的紅外線，~1000μm的不可見光。紅外技術(shù)[5]已經(jīng)發(fā)展成為一種新興的技術(shù)，目前被廣泛應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)方面、軍事、航天等領(lǐng)域。因此，割臺(tái)的控制對(duì)機(jī)械化作業(yè)的高效率、高質(zhì)量具有重要意義。 測量割臺(tái)高度可選擇的傳感器在收割過程中，要根據(jù)收割對(duì)象的生長狀況進(jìn)行合適的調(diào)節(jié)割臺(tái)高度。在火炮炮筒振動(dòng)對(duì)射彈散布影響的研究中，相對(duì)式電動(dòng)傳感器是測量炮口振動(dòng)速度的重要元件。電動(dòng)式傳感器廣泛應(yīng)用于航空、兵器工業(yè)和民用工業(yè)。輸出阻抗低可以降低對(duì)絕緣和輸出電路的要求并減小了連接電纜的噪聲干擾。電動(dòng)式傳感器主要用于測量物體的振動(dòng)速度，配以積分電路或微分電路還可測量振動(dòng)位移或加速度。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?？梢赃M(jìn)行連續(xù)分布測量，便于復(fù)用和聯(lián)網(wǎng)，有利于與現(xiàn)有的光通信技術(shù)組成遙測網(wǎng)和光纖傳感網(wǎng)絡(luò)[14]。(3)光纖傳感器是利用光波傳輸信息，而且光纖是電絕緣傳輸介質(zhì)，因此與傳統(tǒng)的傳感器相比它可以抗電磁干擾、也不影響外界的電磁場，安全性好。目前，生活中我們最切實(shí)感受到光電傳感器的應(yīng)用就是手機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度、條形碼掃描、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)[1213]等。(2)光電傳感器具有頻譜寬、不易受電磁干擾、響應(yīng)快、分辨率高、可靠性高、可以實(shí)現(xiàn)非接觸式測量[11]等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制中。經(jīng)過再次轉(zhuǎn)換可以用于非電量的測量，比如測量微位移、流量、壓力、轉(zhuǎn)速、加速度等。因此在水稻收割機(jī)所處的這樣的工作環(huán)境中，霍爾測速傳感器能很好地滿足要求。由于電動(dòng)式傳感器是一種發(fā)電型傳感器，工作時(shí)不需要外加電源，對(duì)收割機(jī)在野外工作提供了很大便利。根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，當(dāng)穿過線圈的磁通量隨著時(shí)間變化時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，感應(yīng)電動(dòng)勢可以表示為磁通量隨時(shí)間變化速率的相反數(shù)。這種傳感器的工作不需要外加電源，而是直接吸取被測物體的機(jī)械能并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，它是一種典型的發(fā)電型傳感器。光纖傳感器具有優(yōu)良的傳光性能、傳光損害很小、頻帶寬、可進(jìn)行超高速測量、靈敏度和線性度好，而且它的體積小、重量輕，能在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行非接觸式測量。光纖傳感器在測量速度時(shí)，以激光器作為發(fā)射光源，光源發(fā)出的光在光纖中傳播并從另一端傳出經(jīng)反射鏡反射后，由導(dǎo)出光纖傳輸?shù)矫舾性1415]。光纖傳感器由光源、敏感元件、光探測器、信號(hào)處理系統(tǒng)和光纖[17]等組成。(1)光纖傳感器的工作原理光纖傳感器[5,6,14]實(shí)際上就是利用光在光導(dǎo)纖維中傳播引起光的特性發(fā)生變化而研制出的一種傳感器。光纖傳感器可以探測的物理量多達(dá)70多種[17]，例如，壓力、溫度、位移、速度、加速度、磁場、電壓、電流、化學(xué)量等。光纖的發(fā)明為人類信息高速公路奠定了重要的基礎(chǔ)，隨著它的出現(xiàn)研制出了光纖通信技術(shù)。 光電轉(zhuǎn)速傳感器可以實(shí)現(xiàn)非接觸式測量，克服了輪子的跳動(dòng)、打滑以及振動(dòng)給測量結(jié)果帶來的影響。(3)光電轉(zhuǎn)速傳感器測速原理在待測轉(zhuǎn)速的軸上固定一個(gè)涂上黑白相間的條紋圓盤，由于它們具有不同的反射率，當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反光與不反光交替出現(xiàn)，光電敏感器件間斷地接受光的反射信號(hào)，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(hào)。?光生伏特效應(yīng)[,17] 物體受到光照后，其內(nèi)部的原子釋放電子，但這些電子并沒有逸出物體表面，而是仍留在物體內(nèi)部，從而使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢的現(xiàn)象。內(nèi)光電效應(yīng)又可分為以下兩類：?光電導(dǎo)效應(yīng)[,17] 在物體受到光照射后，材料吸收了入射光子的能量，其內(nèi)部的電子由于吸收了能量而達(dá)到自由狀態(tài)，引起材料電導(dǎo)率變化的現(xiàn)象。例如光電管、光電倍增管等都是基于外光電效應(yīng)的光電器件。 光的頻率（）由上式可以看出，光的波長越短，即頻率越高，其光子的能量也越大。光電子具有能量，每個(gè)光電子具有的能量可由下式確定： （41）式中: 普朗克常數(shù)，(J(1)外光電效應(yīng)外光電效應(yīng)[3,6]，也稱為光電發(fā)射，是指在光線作用下，被照射物體內(nèi)的電子逸出物體表面的現(xiàn)象。[6]。在水稻收割機(jī)所處的泥水工作環(huán)境中，低成本的霍爾測速傳感器一般能夠滿足要求。但是它易受分辨率和田間作業(yè)滑移的影響，測量的精度難以控制。(3)霍爾測速傳感器的原理轉(zhuǎn)盤的輸入軸與被測轉(zhuǎn)軸相連，當(dāng)被測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)盤隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，固定在轉(zhuǎn)盤附近的霍爾傳感器便在每一個(gè)小磁鐵通過時(shí)輸出一個(gè)相應(yīng)的脈沖，從而可測出轉(zhuǎn)數(shù)，再接入一個(gè)頻率計(jì)便可測出轉(zhuǎn)速[6]。 1 2 霍爾元件的圖形符號(hào)霍爾元件具有對(duì)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(diǎn)，因此在測量、自動(dòng)控制、信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 H 239。稱為激勵(lì)電極；239。它的結(jié)構(gòu)很簡單，由霍爾片、四根引線和外殼組成，其圖形符號(hào)[6]。當(dāng)放置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中的靜止載流導(dǎo)體的電流方向與磁場方向不一致時(shí)，載流導(dǎo)體上垂直于電流和磁場方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢，這一效應(yīng)稱為霍爾效應(yīng)?；魻杺鞲衅饕蚱浣Y(jié)構(gòu)簡單，體積小，無觸點(diǎn)，可靠性高，使用壽命長，易于集成電路化等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。直接應(yīng)用是直接檢測出被檢測對(duì)象的磁場特性，間接應(yīng)用是通過人為給被檢測對(duì)象施加磁場，再通過這個(gè)磁場將非電量、非磁的物理量轉(zhuǎn)變成電量來檢測和控制。目前的霍爾元件基本都是半導(dǎo)體材料制成。4傳感器在水稻收割機(jī)上的應(yīng)用霍爾傳感器[3,4,6]是一種以霍爾效應(yīng)為工作基礎(chǔ)的磁傳感器，它可以檢測磁場及其變化。 (6)目前在收割機(jī)上主要利用光電容積傳感器、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[20,22]來測量谷物的流量。在采用損失傳感器測試分離和清選損失時(shí)，應(yīng)實(shí)時(shí)測試收割機(jī)的喂入量和籽粒流量，然后推導(dǎo)出草谷比和脫粒、分離與清選負(fù)荷，即可控制分離和清選裝置工作在最佳狀態(tài)。如果秸稈過長影響耕種，秸稈過短則地里的石塊會(huì)損害刀片； (2)在應(yīng)用中，我們可以選擇霍爾傳感器、光