【正文】 非線性項(xiàng)系數(shù)。通常傳感器的基本特性可分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。其中有源傳感器能將非電量轉(zhuǎn)換成電能量，例如電動(dòng)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。 傳感器的分類及基本特性 目前，傳感器種 類繁多， 很多時(shí)候一種被測量可以用不同的傳感器來完成；而且傳感器應(yīng)用原理多種多樣，同一原理的傳感器又可測量不同的被測量 。轉(zhuǎn)換 元件 又稱為變換器，它能將敏感元件感受到或者響應(yīng)的非電量轉(zhuǎn)換成電量 [35]。傳感器的原理決定了輸出信號(hào)的形式。 2 傳感器概述 傳感器的組成 參考文獻(xiàn) 3 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(hào)的器件或裝置 ，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件 以及相應(yīng)的電子線路組成 。本文主要用對比的方法分析了水稻收割機(jī)上各重要部位可選用的傳感器類型，并加以擇優(yōu)選擇。 要實(shí)現(xiàn)全面的機(jī)械化收割，傳感器將起到舉足輕重的作用，對提高水稻收割機(jī)的適應(yīng)性和可靠性具有重要的作用。收割機(jī)的使用成本不斷降低，使用壽命得到延長。同時(shí)廣泛采用了自動(dòng)控制系統(tǒng)、零部件快速拆裝機(jī)構(gòu)、輕質(zhì)材料、電動(dòng)式喂入深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、整機(jī)潤滑系統(tǒng)等。到 90 年代 ,韓國聯(lián)合機(jī)收割水稻面積達(dá)到 85%[1]， 近年來，以日本為代表的半喂入聯(lián)合收割機(jī)，具備了更加美觀的整機(jī)造型。韓國的水稻收割機(jī)技術(shù)是在引進(jìn)日本技術(shù)的基礎(chǔ)上吸收再創(chuàng)新的，在日本機(jī)的基礎(chǔ)上結(jié)合本國特點(diǎn)進(jìn)行了國產(chǎn)化。經(jīng)過幾十年的研究和改進(jìn)，日本半喂入聯(lián)合收割機(jī)技術(shù)非常成熟。半喂入式聯(lián)合收割機(jī)具有機(jī)器結(jié)構(gòu)小巧、適應(yīng)性強(qiáng)、工作可靠性高、效率高、脫粒損失小等特點(diǎn)，是各國大力發(fā)展的機(jī)型。這些試驗(yàn)工作為我國水稻半喂入聯(lián)合收割機(jī)的發(fā)展和產(chǎn)品系列化打下了良好的基礎(chǔ)。 中國 農(nóng)機(jī)院、廣東農(nóng)機(jī)所和江西農(nóng)機(jī)所針對脫粒部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一系列的室內(nèi)外臺(tái)架分析試驗(yàn)以探討最佳的運(yùn)動(dòng)參數(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。中國農(nóng)機(jī)院和福建等單位為“閩江 150”型研究設(shè)計(jì)了三角皮帶無級(jí)變速專用底盤率先應(yīng)用于國產(chǎn)半喂入水稻聯(lián)合收割傳感器在水稻收割機(jī)上的應(yīng)用及發(fā)展 機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)過程的無級(jí)變速。新的機(jī)型不斷被研制成功，如“湖州 10012”和“龍江 120” [1]等機(jī)型。另外，由中國農(nóng)機(jī)院設(shè)計(jì)的帶簡易扶禾器的立式割臺(tái)收割機(jī)在也被推廣到一些地方使用，但這種收割機(jī)不能避免水田倒伏時(shí)的穗頭沾水和分把困難，因此綜合作業(yè)效率低，并且谷粒損失大，至今沒有得到普遍使用。這些機(jī)型的割幅均在 1 米左右，作業(yè)速度適當(dāng)，整機(jī)重量比較輕，并采用并列式雙輪胎或超低壓寬斷面輪胎，提高了收割機(jī)的水田行走性能和對作物的適應(yīng)性。這一時(shí)期， 35 馬力小動(dòng)力底盤立式割臺(tái)收割機(jī)和中小型半喂入收割機(jī)均被成功研制出來。這一階段，我國的水稻收獲機(jī)械設(shè)計(jì)工作已全面啟動(dòng)，水稻收獲機(jī)械的發(fā)展開始繁榮起來。廣東省農(nóng)機(jī)所在 1965 年開始研究軸流式脫粒裝置[1]， 1966 年開始，先后與惠陽縣農(nóng)機(jī)一廠、佛山農(nóng)機(jī)廠和廣東機(jī)引農(nóng)具廠共同開發(fā)了“豐收 I 型” (配豐收 35 拖拉機(jī) )，“珠江 2 號(hào)” (配東方紅 54)，“工農(nóng) I 型” (配工農(nóng) 11手扶拖拉機(jī) )等全喂入軸流型水稻收割機(jī) [12]。 目前，我國對水稻的機(jī)械化生產(chǎn)水平還比較低，大部分依然靠人工收割，而美國、澳大利亞，日本已基本實(shí)現(xiàn)了全面的機(jī)械化生產(chǎn)。 美國 70 年代初機(jī)械收割面積已達(dá) 95%，目前聯(lián)合收割機(jī)已向大型化 、 高速化和自動(dòng)化方向發(fā)展 。實(shí)現(xiàn)對水稻的機(jī)械化生產(chǎn)是提高糧食產(chǎn)量的重要保障?？梢娝谌珖Z食安全中的地位非同一般。 rice harvester。 關(guān)鍵詞： 傳感器；農(nóng)業(yè)；水稻收割機(jī)；趨勢 緒論 23 The application and development of sensors in rice harvester Abstract As the rapidly development of sensor technology,sensor has been used in agriculture extensively .It improves the degree of agricultural mechanization and contributes greatly to the safety for this paper,firstly introducing the presentation situation of sensor at home and abroad and its effects on rice the text,the kinds of sensors used in the key parts of rice harvester ,their working principle, characteristics and applications in other fields mainly have been described,then paring the merits and demerits of sensors played the same role in the rice harvester .Finally summarizing the development trend of sensors in the agricultural machines. Key words: sensor。緒論 23 傳感器在水稻收割機(jī)上的應(yīng)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(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，提高了農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度并為保障糧食安全起到重要作用。本文主要介紹了水稻收割機(jī)的國內(nèi)外現(xiàn)狀以及傳感器在水稻收割機(jī)上的作用和地位，并分析了水稻收割機(jī)實(shí)現(xiàn)各功能所用傳感器的類型、工作原理、對比了實(shí)現(xiàn)同一功能所選傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)以及在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，最后總結(jié)了傳感器今后在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的發(fā)展趨勢。 agriculture。 trend緒論 1 1 緒論 國內(nèi)水稻收割機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國水稻種植面積約占世界水稻總面積的四分之一，在全國糧食總播種面積中也占了很大比重，接近三分之一，占全國糧食總產(chǎn)量的百分之四十五 [1]。隨著近年來糧食產(chǎn)量的大幅增長，農(nóng)村年輕勞動(dòng)力的嚴(yán)重外流，因此， 要求機(jī)械化的程度越來越高。在發(fā)達(dá)國家 , 谷物收割已基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化 。日本 70 年代中期研制出適 應(yīng)本國小塊水田的小型聯(lián)合收割機(jī)并很快大量投入應(yīng)用 ,基本上實(shí)現(xiàn)了收獲過程機(jī)械化 [2]。 建國初期 ， 我國 的 水稻收割主要是 靠 人力 和 畜力機(jī)械為主 ，上個(gè)世紀(jì)五十年代末我國啟動(dòng)了水稻收割機(jī)械的研制工作。另外，廣東省農(nóng)機(jī)所還開發(fā)了金屬覆帶行走裝置以解決收割機(jī)在水田中的行走問題。 九十年代是我國水稻收獲機(jī)械發(fā)展的關(guān)鍵階段。主要機(jī)型有直接輸送側(cè)向條放“鄂 1003”型和“上海 90 型”收割機(jī)，中間輸入側(cè)向條放的浙江“嘉興 1003”型、江西“南豐 1004”型收割機(jī)、江西“萬安躍進(jìn) 150 型”和福建“南靖 L40”型集束堆放圓盤式收割機(jī) [27]等。這一時(shí)期，配合水稻收割機(jī)的國產(chǎn)動(dòng)力和拖拉機(jī)的技術(shù)也有較大發(fā)展，為水稻收獲機(jī)械的進(jìn)一步發(fā)展提供了基礎(chǔ)。 20xx 年以后， 水稻聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)入了更深層次的提高階段。此外，江蘇、上海和云南三省在“龍江一 120”基礎(chǔ)上研制鑒定了“江南 120”，湖北、江西等省研制的與 12 馬力機(jī)耕船配套的半喂入聯(lián)合收割機(jī)，分別于 1980 年前后鑒定定型。同時(shí)，各省對刀片進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)，對半喂入機(jī)型的主要零部件還進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。同時(shí)，中國農(nóng)機(jī)院對半喂入聯(lián)合收割機(jī)的核心工作部件一脫粒和清洗部件進(jìn)行了創(chuàng)新性的試驗(yàn)分析。 國外水稻收割機(jī)的現(xiàn)狀 日本是世界上半喂入式水稻聯(lián)合收割機(jī)技術(shù)最先進(jìn)的國家。日本開發(fā)的半喂入式聯(lián)合收割機(jī)放棄了歐美全喂入式的傳 統(tǒng)結(jié)構(gòu) ,制造簡單、拆裝方便、操作舒適性強(qiáng)，并具備對各主要部件的電子自動(dòng)監(jiān)控功能，能夠收割水稻、小麥等多種作物，在小田塊、高濕爛田的作業(yè)性能也同樣出色。目前，日本國內(nèi)的久保田、井關(guān)、洋馬、三菱四個(gè)公司主要生產(chǎn)該類型的收割機(jī)，年產(chǎn)量超過 10 萬臺(tái)，市場保有量不下 120 萬臺(tái) [2]，全面實(shí)現(xiàn)了水稻收割的機(jī)械化。韓國的國際、 LG、大同、東洋四大公司從 1975 年開始 就分別引進(jìn)日本的久保田、洋馬、井關(guān)、三菱的技術(shù)進(jìn)行仿制、創(chuàng)新。以人體工程學(xué)原理為基礎(chǔ)，充分考慮了老年人、婦女操作的輕便性、安全性和舒適性。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)的配套動(dòng)力得到了極大加強(qiáng)；主要零部件、機(jī)架、割臺(tái)的強(qiáng)度和剛度得到強(qiáng)化。在行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上 ,液壓無級(jí)變 速機(jī)構(gòu)被泛推廣；懸掛式支承輪和履帶中部可轉(zhuǎn)動(dòng)支重輪的研制成功大大加強(qiáng)了收割機(jī)的跨溝過埂和清除淤泥的能力。目前，不同品牌的收割機(jī)上用的傳感器也有所不同。為日后工程技術(shù)人員提供一定的參考。它的輸出信號(hào)通常是電壓、電流、電阻 和 電容等便于傳輸、轉(zhuǎn)換、輸出，處理的電量。其組成框圖 [6]如下 : 圖 傳感器組成框圖 其中，敏感元件 [4]是在 傳感器中能完成預(yù)變換 和 能 直接 感受或響應(yīng)被測量 的器件 。信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路對傳感器輸出的微弱信號(hào)進(jìn)行放大運(yùn)算、調(diào)制等處理。 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(jìn)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(yīng)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(hào)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。在生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，傳感器的基本特性決定了它能否感受被測非電量的變化并不失真地變換成相應(yīng)的電量，以對各種參數(shù)進(jìn)行檢測和控制。 傳感器的靜態(tài)特性 當(dāng)檢測系統(tǒng)的輸入 信號(hào)不隨時(shí)間變化時(shí) ，系統(tǒng)輸出與輸入的關(guān)系稱為傳感器的靜態(tài)特性 [6]。 其線性模型 [3 ]可表示為， xaay 10 ?? (22) 傳感器的靜態(tài)特性主要由靈敏度、遲滯、 重復(fù)性、線性度、分辨力、穩(wěn)定性、漂移、量程范圍來描述。用傳感器測試動(dòng)態(tài)量時(shí)，我們希望它的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)具有相同的時(shí)間函數(shù)，但實(shí)際上 除了具有理想比例特性的環(huán)節(jié)外， 由于傳感器的慣性和滯后，當(dāng)被測量隨時(shí)間變化時(shí)，傳感器的輸出一般來不及達(dá)到平衡狀態(tài)， 而是 處于過渡過程中 ，這樣輸出信號(hào)將不會(huì)和輸入信號(hào)一致 。 3 傳感器在收割機(jī)中的地位及作用 在 現(xiàn)代社會(huì)，科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展。一切科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)過程中的信息，特別是在自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制系統(tǒng)中獲取的原始信息，都要 經(jīng)過 傳感器轉(zhuǎn)換成 易于 傳輸 和方便后期 處理的電信號(hào)。要提高傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械 的作業(yè)效率，勢必將其發(fā)展成機(jī)電一體化產(chǎn)品，也是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和精準(zhǔn)農(nóng)參考文獻(xiàn) 5 業(yè)的必由之路。 為了提高水稻收割機(jī)的服務(wù)質(zhì)量以及自動(dòng)化程度，目前 一般的 收割機(jī)上都運(yùn)用了10 到 20 只傳感器 [18]。 (1)傾角傳感器 [7]通常用于水平的測量，用在收割機(jī)上 可以實(shí)現(xiàn)對收割機(jī)機(jī)身的傾斜角度進(jìn)行測量，操作人員可以從儀表盤直觀地讀出傾斜角度來調(diào)整機(jī)身，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對收割殘余秸稈長度更好控制和保證操作的安全性 以及起到保 護(hù)刀片的作用 。 (4)磁傳感器 [8]可以判斷谷物中混入 的金屬等雜質(zhì) ； 分離和清選損失所用籽粒損失傳感器多為壓電陶瓷式，分別安裝了逐稿器和清糧篩損失傳感器 [2