傳感器在水稻收割機上的應用及發(fā)展畢業(yè)論文

1、傳感器在水稻收割機上的應用及發(fā)展摘 要隨著傳感器技術的快速發(fā)展，傳感器目前已經(jīng)廣泛應用于農(nóng)業(yè)領域，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。本文主要介紹了水稻收割機的國內(nèi)外現(xiàn)狀以及傳感器在水稻收割機上的作用和地位，并分析了水稻收割機實現(xiàn)各功能所用傳感器的類型、工作原理、對比了實現(xiàn)同一功能所選傳感器的優(yōu)缺點以及在其他領域的應用，最后總結了傳感器今后在農(nóng)業(yè)機械上的發(fā)展趨勢。關鍵詞：傳感器；農(nóng)業(yè)；水稻收割機；趨勢the application and development of sensors in rice harvesterabstractas the rapidly developm

2、ent of sensor technology,sensor has been used in agriculture extensively .it improves the degree of agricultural mechanization and contributes greatly to the safety for food.in this paper,firstly introducing the presentation situation of sensor at home and abroad and its effects on rice harvester.in

3、 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 comparing the merits and demerits of sensors played the same role in the rice harvester .finally summarizing the developme

4、nt trend of sensors in the agricultural machines.key words: sensor; agriculture; rice harvester; trend1緒論1.1國內(nèi)水稻收割機的發(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?？梢娝谌珖Z食安全中的地位非同一般。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。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。在發(fā)達國家, 谷物收割已基本實現(xiàn)了機械化。美國70年代

5、初機械收割面積已達 95%，目前聯(lián)合收割機已向大型化、高速化和自動化方向發(fā)展;日本70年代中期研制出適應本國小塊水田的小型聯(lián)合收割機并很快大量投入應用,基本上實現(xiàn)了收獲過程機械化2。目前，我國對水稻的機械化生產(chǎn)水平還比較低，大部分依然靠人工收割，而美國、澳大利亞，日本已基本實現(xiàn)了全面的機械化生產(chǎn)。建國初期，我國的水稻收割主要是靠人力和畜力機械為主，上個世紀五十年代末我國啟動了水稻收割機械的研制工作。廣東省農(nóng)機所在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)機一廠、佛山農(nóng)機廠和廣東機引農(nóng)具廠共同開發(fā)了“豐收-i型”(配豐收-35拖拉機)，“珠江-2號”(配東方紅-54)，“

6、工農(nóng)-i型”(配工農(nóng)-11手扶拖拉機)等全喂入軸流型水稻收割機1-2。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。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。九十年代是我國水稻收獲機械發(fā)展的關鍵階段。這一時期，3-5馬力小動力底盤立式割臺收割機和中小型半喂入收割機均被成功研制出來。主要機型有直接輸送側向條放“鄂100-3”型和“上海-90型”收割機，中間輸入側向條放的浙江“嘉興100-3”型、江西“南豐100-4”型收割機、江西“萬安躍進-150型”和福建“南靖-l40”型集束堆放圓盤式收割機27等。這些機型的割幅均在1米左右，

7、作業(yè)速度適當，整機重量比較輕，并采用并列式雙輪胎或超低壓寬斷面輪胎，提高了收割機的水田行走性能和對作物的適應性。這一時期，配合水稻收割機的國產(chǎn)動力和拖拉機的技術也有較大發(fā)展，為水稻收獲機械的進一步發(fā)展提供了基礎。另外，由中國農(nóng)機院設計的帶簡易扶禾器的立式割臺收割機在也被推廣到一些地方使用，但這種收割機不能避免水田倒伏時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。2002年以后，水稻聯(lián)合收割機進入了更深層次的提高階段。新的機型不斷被研制成功，如“湖州100-12”和“龍江-120”1等機型。此外，江蘇、上海和云南三省在“龍江一120”基礎上研制鑒定了“江南-1

8、20”，湖北、江西等省研制的與12馬力機耕船配套的半喂入聯(lián)合收割機，分別于1980年前后鑒定定型。中國農(nóng)機院和福建等單位為“閩江-150”型研究設計了三角皮帶無級變速專用底盤率先應用于國產(chǎn)半喂入水稻聯(lián)合收割機上，實現(xiàn)了作業(yè)過程的無級變速。同時，各省對刀片進行了技術攻關，對半喂入機型的主要零部件還進行了優(yōu)化設計工作。中國農(nóng)機院、廣東農(nóng)機所和江西農(nóng)機所針對脫粒部件結構進行了一系列的室內(nèi)外臺架分析試驗以探討最佳的運動參數(shù)的結構設計。同時，中國農(nóng)機院對半喂入聯(lián)合收割機的核心工作部件一脫粒和清洗部件進行了創(chuàng)新性的試驗分析。這些試驗工作為我國水稻半喂入聯(lián)合收割機的發(fā)展和產(chǎn)品系列化打下了良好的基礎。1.2國

9、外水稻收割機的現(xiàn)狀日本是世界上半喂入式水稻聯(lián)合收割機技術最先進的國家。半喂入式聯(lián)合收割機具有機器結構小巧、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。日本開發(fā)的半喂入式聯(lián)合收割機放棄了歐美全喂入式的傳統(tǒng)結構,制造簡單、拆裝方便、操作舒適性強，并具備對各主要部件的電子自動監(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。經(jīng)過幾十年的研究和改進，日本半喂入聯(lián)合收割機技術非常成熟。目前，日本國內(nèi)的久保田、井關、洋馬、三菱四個公司主要生產(chǎn)該類型的收割機，年產(chǎn)量超過10萬臺，市場保有量不下120萬臺2，全面實現(xiàn)了水稻收割的機械化。韓國的水稻收割機

10、技術是在引進日本技術的基礎上吸收再創(chuàng)新的，在日本機的基礎上結合本國特點進行了國產(chǎn)化。韓國的國際、lg、大同、東洋四大公司從1975年開始就分別引進日本的久保田、洋馬、井關、三菱的技術進行仿制、創(chuàng)新。到90年代,韓國聯(lián)合機收割水稻面積達到85%1，近年來，以日本為代表的半喂入聯(lián)合收割機，具備了更加美觀的整機造型。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。同時廣泛采用了自動控制系統(tǒng)、零部件快速拆裝機構、輕質(zhì)材料、電動式喂入深度調(diào)節(jié)機構、整機潤滑系統(tǒng)等。另外，發(fā)動機的配套動力得到了極大加強；主要零部件、機架、割臺的強度和剛度得到強化。收割機的使用成本不斷降低，使用壽

11、命得到延長。在行走機構的設計上,液壓無級變速機構被泛推廣；懸掛式支承輪和履帶中部可轉動支重輪的研制成功大大加強了收割機的跨溝過埂和清除淤泥的能力。要實現(xiàn)全面的機械化收割，傳感器將起到舉足輕重的作用，對提高水稻收割機的適應性和可靠性具有重要的作用。目前，不同品牌的收割機上用的傳感器也有所不同。本文主要用對比的方法分析了水稻收割機上各重要部位可選用的傳感器類型，并加以擇優(yōu)選擇。為日后工程技術人員提供一定的參考。2傳感器概述 2.1傳感器的組成傳感器3是一種能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件以及相應的電子線路組成。它的輸出信號通常是電壓、電流、電阻

12、和電容等便于傳輸、轉換、輸出，處理的電量。傳感器的原理決定了輸出信號的形式。其組成框圖6如下:敏感元件轉換元件信號調(diào)理轉換電路輔助電源圖2.1 傳感器組成框圖其中，敏感元件4是在傳感器中能完成預變換和能直接感受或響應被測量的器件。轉換元件又稱為變換器，它能將敏感元件感受到或者響應的非電量轉換成電量3-5。信號調(diào)理轉換電路對傳感器輸出的微弱信號進行放大運算、調(diào)制等處理。2.2傳感器的分類及基本特性目前，傳感器種類繁多，很多時候一種被測量可以用不同的傳感器來完成；而且傳感器應用原理多種多樣，同一原理的傳感器又可測量不同的被測量。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

13、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)能量轉換原理分為有源傳感器和無源傳感器。其中有源傳感器能將非電量轉換成電能量，例如電動勢傳感器、壓電式傳感器、磁電式傳感器等；無源傳感器不能轉換能量，只是把被測非電量轉換成電參數(shù)的量，如電阻式傳感器、電容式傳感器等。在生產(chǎn)、科學實驗中，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

14、的電量，以對各種參數(shù)進行檢測和控制。通常傳感器的基本特性可分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性。2.2.1傳感器的靜態(tài)特性當檢測系統(tǒng)的輸入信號不隨時間變化時，系統(tǒng)輸出與輸入的關系稱為傳感器的靜態(tài)特性6。通常用一個靜態(tài)數(shù)學模型描述其靜態(tài)特性： (2-1)其中，為零輸入的輸出，表示非線性項系數(shù)。其線性模型3可表示為， (2-2)傳感器的靜態(tài)特性主要由靈敏度、遲滯、重復性、線性度、分辨力、穩(wěn)定性、漂移、量程范圍來描述。2.2.2 傳感器的動態(tài)特性當輸入量隨時間變化時傳感器的響應特性稱為傳感器的動態(tài)特性5。用傳感器測試動態(tài)量時，我們希望它的輸入信號和輸出信號具有相同的時間函數(shù)，但實際上除了具有理想比例特性的環(huán)節(jié)外，

15、由于傳感器的慣性和滯后，當被測量隨時間變化時，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。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： (2-3) 其中，表示輸入量，表示輸出量，表示與傳感器結構有關的常數(shù)。3傳感器在收割機中的地位及作用在現(xiàn)代社會，科學技術高度發(fā)展。人類處在一個信息瞬息萬變的時代，傳感器是工業(yè)生產(chǎn)、科學實踐和現(xiàn)代測控技術等的重要組成部分，主要依靠對信息資源的開發(fā)、獲取、傳輸、處理，它是被測對象和檢測系統(tǒng)的接口4，是感知和檢測信息的窗口。一切科學實驗和生產(chǎn)過程中的信息，特別是在自動檢測和自動控制系統(tǒng)中獲取的原始信

16、息，都要經(jīng)過傳感器轉換成易于傳輸和方便后期處理的電信號。隨著計算機技術、信息處理技術、測量技術、控制及自動化技術的發(fā)展，傳感器技術已成為一個重要的科學技術，其作用也越來越重要，應用越來越廣泛。要提高傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械的作業(yè)效率，勢必將其發(fā)展成機電一體化產(chǎn)品，也是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和精準農(nóng)業(yè)的必由之路。因此，作為機電一體化三大關鍵技術之一的傳感器技術必將在農(nóng)業(yè)機械上廣泛應用。為了提高水稻收割機的服務質(zhì)量以及自動化程度，目前一般的收割機上都運用了10到20只傳感器18。下面列舉傳感器在水稻收割機上的一些應用。 (1)傾角傳感器7通常用于水平的測量，用在收割機上可以實現(xiàn)對收割機機身的傾斜角度進行測量，操作人

17、員可以從儀表盤直觀地讀出傾斜角度來調(diào)整機身，進而實現(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刀片的作用。如果秸稈過長影響耕種，秸稈過短則地里的石塊會損害刀片； (2)在應用中，我們可以選擇霍爾傳感器、光電傳感器、光纖傳感器、電動式速度傳感器等作為測速傳感器以實現(xiàn)對水稻收割機作業(yè)時的速度進行測量并轉化成可輸出的信號，通過與計算機連接，可對被測物進行自動化、智能化的測量控制，同時還可以間接測量出畝產(chǎn)25； (3)為了保證一定的喂入量，防止喂入量過大而導致堵塞，可以采用紅外傳感器、激光傳感器、超聲波傳感器等傳感器對割茬的高度進行測量。 (4)磁傳感器8可以判斷谷物中混入的金屬等雜質(zhì)；

18、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27，將一片壓電晶體膜片安裝在一塊長方形鐵板的中心位置上，當下落谷粒撞擊傳感器鐵板產(chǎn)生機械振動，經(jīng)壓電晶體膜片轉變?yōu)橄鄳碾娒}沖信號，由儀表顯示籽粒損失程度。在采用損失傳感器測試分離和清選損失時，應實時測試收割機的喂入量和籽粒流量，然后推導出草谷比和脫粒、分離與清選負荷，即可控制分離和清選裝置工作在最佳狀態(tài)。 (5)通過氯化鋰濕度傳感器、半導體陶瓷濕度傳感器、氧化鋁濕度傳感器、微波濕度傳感器7,17等作為測量谷物濕度的傳感器和磁彈性傳感器、光柵式轉矩傳感器等測量滾筒轉速的轉速傳感器配合可以控制脫粒的干凈程度。 (

19、6)目前在收割機上主要利用光電容積傳感器、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。以上介紹的各傳感器的具體作用及特點將在下文詳細闡述。4傳感器在水稻收割機上的應用4.1測量水稻收割機前進速度可選擇傳感器的種類4.1.1霍爾傳感器概述霍爾傳感器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。它是由霍爾元件及其附加電路組成的集成傳感器，隨著半導體技術的快速發(fā)展 ，因其霍爾效應顯著而得到廣泛應用。目前的霍爾元件基本都是半導體材料制成。通常，根據(jù)被檢測對象的性質(zhì)可將霍爾傳感器的應用分成兩大類,即直接應用和間接應用。直接應用是直接檢測

20、出被檢測對象的磁場特性，間接應用是通過人為給被檢測對象施加磁場，再通過這個磁場將非電量、非磁的物理量轉變成電量來檢測和控制。例如將力、力矩、位移、速度、加速度等轉變成電量來測量和控制?；魻杺鞲衅饕蚱浣Y構簡單，體積小，無觸點，可靠性高，使用壽命長，易于集成電路化等特點而被廣泛應用于自動控制、交通運輸?shù)阮I域。4.1.2霍爾傳感器的工作原理(1)霍爾效應霍爾效應17是美國物理學家霍爾1879年在金屬材料中發(fā)現(xiàn)的一種物理效應。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。如圖4.1所示。 i b 圖4.1

21、霍爾效應示意圖 (2)霍爾元件根據(jù)霍爾效應，利用半導體材料制成的元件叫霍爾元件。它的結構很簡單，由霍爾片、四根引線和外殼組成，其圖形符號6如圖4.2所示。1、1稱為激勵電極；2、2稱為霍爾電極。h 2 1 1 2 圖4.2 霍爾元件的圖形符號霍爾元件具有對磁場敏感、結構簡單、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、信息技術等領域得到廣泛應用。它的靈敏度與元件的材料的性質(zhì)和幾何尺寸有關，在實際應用中，一般都采用n型半導體材料5制作霍爾元件。(3)霍爾測速傳感器的原理轉盤的輸入軸與被測轉軸相連，當被測轉軸轉動時，轉盤隨著一起轉動，固定在轉盤附近的霍爾傳感器便在每一個小磁鐵通

22、過時輸出一個相應的脈沖，從而可測出轉數(shù)，再接入一個頻率計便可測出轉速6。由于霍爾測速傳感器耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕8-9。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。此外，在作業(yè)過程中的加速和減速對測量會帶來較大的誤差以及傳感器的安裝固定不方便。在水稻收割機所處的泥水工作環(huán)境中，低成本的霍爾測速傳感器一般能夠滿足要求。4.1.3光電傳感器概述 光電傳感器6,17是把被測量的變化轉換成光信號的變化，再通過光電器件把光信號的變化轉換成電信號的一種傳感器。圖4.3為光電傳感器的原理框圖6。 光源 光學通路光電元件件測量電路 光量 光量 電量 輸出 圖4.3 光電

23、傳感器原理框圖它的物理基礎是光電效應，光電效應一般分為內(nèi)光電效應和外光電效應兩大類，其中內(nèi)光電效應可分為光電導效應和光生伏特效應。(1)外光電效應外光電效應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。這些向外逸出的電子叫做光電子。光電子具有能量，每個光電子具有的能量可由下式確定： （4-1）式中: 普朗克常數(shù)，(js); 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;反之，光的波長越長，其光子的能量也越小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。(2)內(nèi)光電效應內(nèi)光電效應6是指在光線作用下，物體電阻率發(fā)生變化或者產(chǎn)

24、生光生電動勢的效應。內(nèi)光電效應又可分為以下兩類：光電導效應5.6,17 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到自由狀態(tài)，引起材料電導率變化的現(xiàn)象。光敏電阻就是基于這種效應的光電器件。光生伏特效應5.6,17 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)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象。例如，光電池就是基于這個效應制成的。(3)光電轉速傳感器測速原理在待測轉速的軸上固定一個涂上黑白相間的條紋圓盤，由于它們具有不同的反射率，當轉軸轉動時，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，再經(jīng)過轉換電路處

25、理，將反射光脈沖轉換成電脈沖信號。每分鐘轉速與脈沖頻率的關系為: (4-2)n表示黑白條紋的數(shù)目。 光電轉速傳感器可以實現(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果帶來的影響。但是水稻收割機所處的泥水工作環(huán)境容易影響光源。4.1.4光纖傳感器光纖的發(fā)明為人類信息高速公路奠定了重要的基礎，隨著它的出現(xiàn)研制出了光纖通信技術。光纖傳感器是20世紀70年代的重要發(fā)明之一，它隨著光纖和通信技術的發(fā)展逐漸發(fā)展并成熟起來。光纖傳感器可以探測的物理量多達70多種17，例如，壓力、溫度、位移、速度、加速度、磁場、電壓、電流、化學量等。近年來光纖傳感技術發(fā)展迅速，它對航空航天、生命科學、有線通信等的發(fā)

26、展做出了很大貢獻，在這個多學科交叉的信息時代，它應用前景越來越廣泛。(1)光纖傳感器的工作原理光纖傳感器5,6,14實際上就是利用光在光導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。光在調(diào)制區(qū)內(nèi)，外界信號與光相互作用，外界信號可能引起光的強度、波長、頻率、相位等光學性質(zhì)的變化，從而形成不同的調(diào)制。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。由光源發(fā)出的光通過源光纖引到敏感元件，被測參數(shù)作用于敏感元件，在光的調(diào)制區(qū)內(nèi)，使光的某一性質(zhì)受到被測量的調(diào)制，調(diào)制后的光信號經(jīng)過接收光纖耦合到光探測器，將光信號轉換成電信號，最后經(jīng)過信號處理即可得到所需要的被測量。光纖傳感器在

27、測量速度時，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，由導出光纖傳輸?shù)矫舾性?4-15。由于反射鏡隨轉動轉盤的變化周期即轉動周期，由此便可測得速度。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)境下進行非接觸式測量。4.1.5電動式速度傳感器 電動式傳感器17是指利用電磁感應原理，將運動速度轉換成線圈中的感應電動勢輸出，又稱感應式傳感器。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械能并轉換成電信號輸出，它是一種典型的發(fā)電型傳感器。電動式速度傳感器由軛鐵、永久磁鐵、線圈

28、、支撐彈簧等組成。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)?？梢员硎緸槿缦拢?(4-3)當線圈沿著垂直于磁場的方向運動時，線圈中就會產(chǎn)生與線圈運動速度成正比的感應電壓，通過測量電路便可測得感應電壓的大小，從而測出速度的大小。由于電動式傳感器是一種發(fā)電型傳感器，工作時不需要外加電源，對收割機在野外工作提供了很大便利。4.1.6以上傳感器的特點及在其方面的應用(1)霍爾測速傳感器耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。因此在水稻收割機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。因霍爾元件結

29、構簡單、工藝成熟、體積小、壽命長、線性度好、耐高溫而被廣泛用于測量磁感應強度、電功率、電能、微氣隙中的磁場等。經(jīng)過再次轉換可以用于非電量的測量，比如測量微位移、流量、壓力、轉速、加速度等。目前，霍爾測速傳感器在機車測速中占有重要的地位9，但是實際應用時，霍爾元件的測量精度受到多種因素的影響，其中最主要的就是半導體的固有特性和半導體的制造工藝缺陷。(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。光電測速傳感器一般有透光式測速傳感器和反射式測速傳感器兩種形式，其中透光式不宜在強震動環(huán)境中使用，這樣會使光源壽命降低，反射

30、式不存在這個問題，所以在水稻收割機上應用反射式光電測速傳感器更加方便可靠。目前，生活中我們最切實感受到光電傳感器的應用就是手機的自動調(diào)節(jié)亮度、條形碼掃描、復印機、打印機12-13等。由于其應用領域極其廣泛，所以世界上對它的研究高度重視。(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。此外，光纖傳感器還具有靈敏度高、重量輕、體積小、對被測介質(zhì)影響小等特點?？梢赃M行連續(xù)分布測量，便于復用和聯(lián)網(wǎng)，有利于與現(xiàn)有的光通信技術組成遙測網(wǎng)和光纖傳感網(wǎng)絡14。目前在機床行業(yè)、三坐標測量、機精密轉臺、電子設備制造、水利等領域開

31、始廣泛應用，例如光柵式應變傳感器用于對橋梁的溫度檢測、車輛載荷檢測15。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。(4)電動式傳感器是一種典型的發(fā)電型傳感器，它在工作過程中不需要外加電源，而是直接吸取被測物體的機械能并轉換成電信號輸出。電動式傳感器主要用于測量物體的振動速度，配以積分電路或微分電路還可測量振動位移或加速度。它的靈敏度高、輸出阻抗低、輸出功率大、性能穩(wěn)定，還可制成多種結構形式以適應不同的測量場合。輸出阻抗低可以降低對絕緣和輸出電路的要求并減小了連接電纜的噪聲干擾。但是電動式傳感器易磨損，工作溫度不高，頻響范圍有限。電動式傳感器廣泛

32、應用于航空、兵器工業(yè)和民用工業(yè)。在飛機的設計制造中常采用電動式傳感器對一些重要部件進行振動測試。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。在民用工業(yè)方面，對于各種大型電機、空氣壓縮機、機床、車輛、軌枕振動臺、化工設備、各種水管道、氣管道、橋梁樓房等的振動監(jiān)測或振動研究都廣泛使用電動式傳感器。4.2 測量割臺高度可選擇的傳感器在收割過程中，要根據(jù)收割對象的生長狀況進行合適的調(diào)節(jié)割臺高度。如果工作過程中割臺高度調(diào)節(jié)的不合適，可能會使機器堵塞，從而出現(xiàn)故障和降低作業(yè)效率，如果割茬過高也會影響下次的耕種或者降低產(chǎn)量。因此，割臺的控制對機械化作業(yè)的高效率、高質(zhì)量

33、具有重要意義。以下幾種傳感器目前都很好地用在收割機上來對割臺進行控制。4.2.1紅外傳感器紅外技術5已經(jīng)發(fā)展成為一種新興的技術，目前被廣泛應用在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學方面、軍事、航天等領域。在軍事上的應用有紅外成像、搜索跟蹤系統(tǒng)、紅外制導火箭、警戒系統(tǒng)等；如醫(yī)療上的紅外診斷和輔助治療；工農(nóng)業(yè)方面的溫度探測、紅外烘干以及紅外測距；日常生活中的紅外取暖、自動門、自動水龍頭等。(1) 紅外輻射紅外輻射3,17就是平時所說的紅外線，它是一種輻射波長大約在0.761000m的不可見光。工程上把紅外線所占據(jù)的波段分為近紅外、中紅外、遠紅外和極紅外四部分。紅外輻射的物理本質(zhì)就是熱輻射，凡是溫度高于絕對零度的所有物體都

34、在不停地向周圍空間以熱輻射或電磁輻射發(fā)出能量。物體溫度越高，輻射出來的紅外線就越多，輻射的能量也就越高。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。紅外輻射和所有電磁波一樣，是以波的形式在空間中直線傳播的。大氣是紅外輻射的主要傳播介質(zhì)，當紅外線在大氣中傳播時，大氣層對不同波長的紅外線存在不同的吸收帶。(2) 紅外傳感器組成紅外傳感器一般由光學系統(tǒng)、探測器、信號調(diào)理電路和顯示單元等組成6。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。紅外探測器的種類很多，根據(jù)探測機理的不同分

35、為熱探測器和光子探測器。(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。4.2.2超聲波傳感器超聲波通常是指頻率在20000hz以上的高頻聲波17。在其強度較低時，超聲波可以作為探測負載信息的載體與媒介，稱為檢測超聲。而當其強度超過一定值時，則與傳聲媒介相互作用，可以改變以致破壞傳聲媒介的狀態(tài)、性質(zhì)及結構，稱為高能超聲或功率超聲。超聲技術是一門以物理、電子、機械以及材料學為基礎的通用技術。它是通過超聲波產(chǎn)生、傳播及接收的物理過程完成的。超聲波廣泛應用于冶金、機械

36、、醫(yī)療等行業(yè)。超聲波傳感器是利用超聲波在超聲場中的物理特性和各種效應而研制的裝置，通常也稱為超聲波換能器、探測器。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。壓電式超聲波探頭常用的材料是壓電晶體和壓電陶瓷，這種傳感器統(tǒng)稱為壓電式超聲波探頭。它是根據(jù)壓電材料的壓電效應來工作的：逆壓電效應將高頻電振動轉換成高頻機械振動，從而產(chǎn)生超聲波，可作為發(fā)射探頭；而正壓電效應是將超聲振動波轉換成電信號，可作為接受探頭。(1)超聲波物位傳感器超聲波物位傳感器是根據(jù)超聲波在兩種介質(zhì)的分界面上的反射特性來制成的。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間間隔已知，就

37、可以求出分界面的位置，利用這種方法對物位進行測量。4.2.3激光傳感器激光技術和激光器是二十世紀六十年代出現(xiàn)的最重大的科學技術之一。激光技術與應用的迅猛發(fā)展，已與多個學科相結合，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。這些交叉技術與新的學科的出現(xiàn)，大大地推動了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使得激光器的應用范圍擴展到幾乎國民經(jīng)濟的所有領域。激光傳感器3,5,17是利用激光技術進行測量的傳感器。它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器工作時，先由激光發(fā)射二極管對準目標發(fā)射激光脈沖，經(jīng)目標反射后

38、激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學傳感器，因此它能檢測極其微弱的光信號，并將其轉化為相應的電信號。常見的是激光測距傳感器，它通過記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時間，即可測定目標距離16。激光傳感器必須極其精確地測定傳輸時間，因為光速太快。4.2.4各傳感器的優(yōu)缺點及在其他領域的應用 (1)紅外傳感器 紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸，并且靈敏度高，響應快等。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、空間技術和環(huán)境工程等領域得到廣泛應用。例如采用紅外線傳

39、感器遠距離測量人體表面溫度的熱像圖，可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位；利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對地球云層進行監(jiān)視，可實現(xiàn)大范圍的天氣預報；采用紅外線傳感器可檢測飛機上正在運行的發(fā)動機的過熱情況等。例如紅外線遙控鼠標、紅外線夜視攝影功能都給我們的生活帶來了很大的便利。 (2)超聲波傳感器可以實現(xiàn)非接觸測量、安裝方便、不受被測介質(zhì)影響，可以在較高溫度下測量、精度高、功能強等特點。對于測距來說，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。目前，為了提高焊接質(zhì)量和效率，改善人工勞動條件，焊接技術正在向半自動化方向發(fā)展，目前超聲波傳感器在汽車領域用于焊接生產(chǎn)已經(jīng)很廣泛了。超

40、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。超聲波測距傳感器測量從換能器發(fā)出的超聲波經(jīng)目標反射后沿原路返回接收換能器所需的時間，再由渡越時間和介質(zhì)中的聲速即可求得目標與傳感器的距離。 (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。它可以實現(xiàn)無觸點遠距離測量、速度高、精度高、測量范圍廣、抗電磁干擾能力強。目前軍事上用于對地形的測量，比如戰(zhàn)場前沿測距，測云層、飛機、導彈等的高度；激光雷達用于火炮控制、跟蹤系統(tǒng)識別等；激光制導武器具有命中率高、抗電磁干擾能力強而成為未來武器發(fā)展的新趨勢。還有日常生活用的鼠標，激光打印機，驗鈔

41、器等都用到了激光技術。4.3測量谷物流量可選用傳感器面對我國龐大的人口，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)量對保障糧食安全具有重要戰(zhàn)略意義。目前，所提出的精細農(nóng)業(yè)的一個重要指標就是對糧食產(chǎn)量的精準測量，糧食產(chǎn)量可以反映出田間影響產(chǎn)量的因素，例如，墑情、病蟲害、肥料的利用率等，為此，我們可以根據(jù)實際情況采取相應的措施來保證糧食產(chǎn)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、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。4.3.1光電式容積傳感器光電式容積傳感器是由對射式光電開關、電纜、穩(wěn)壓電

42、路、信號采集電路、信號處理電路等組成。光電式容積傳感器的結構原理圖如圖4-4所示，在使用過程中，把它安裝在收割機谷物升運器兩側，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)過轉換電路處理，將反射光脈沖轉換成電脈沖信號。再由阻斷時間間隔就可以計算出谷物的流量。 圖4-4 光電容積傳感器4.3.2 射線式流量傳感器射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。它可以用來測量物質(zhì)的密度、厚度、分析氣體成分、探測物體內(nèi)部結構

43、等。當原子核發(fā)生、衰變時，往往衰變到核的激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的原子核是不穩(wěn)定的，他會向低激發(fā)態(tài)或者基態(tài)躍遷，同時釋放出光子，產(chǎn)生射線。放射線源多使用或等放射性同位素發(fā)出的射線源5-6。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，它將核輻射信號轉換成電信號，從而探測出射線的強弱變化。在工作過程中，射線源對準傳感器，當升運器運送的谷物被拋出后，輻射源的放射線經(jīng)谷物的反向散射，將導致傳感器測出的輻射強度發(fā)生變化。它的結構原理圖28如圖4-5所示，圖4-5 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)量的關系為 （4-4）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)

44、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)結合，便可轉換成谷物的質(zhì)量流速度。4.3.3沖量式流量傳感器沖量式流量傳感器與電阻應變式傳感器的工作原理基本相同，即當被測物理量（如位移、壓力）在彈性元件上產(chǎn)生彈性形變，貼在彈性元件表面的電阻應變片將彈性形變轉變成其電阻值的變化，從而電阻應變式傳感器可將被測物理量的變化轉換成電信號的變化。圖4-6 沖量式流量傳感器 1.升運器 2.導流板 3.力傳感器4.沖擊板在應用中，沖量式傳感器安裝在收割機的升運器出口，當升運器運送的谷物到達糧倉頂部

45、，谷物因為具有動量被拋出后而擊打到?jīng)_量式傳感器的彈性元件上20，貼在彈性元件上的電阻應變片的阻值因彈性元件的形變而發(fā)生變化，通過轉換電路轉變成電壓或電流的變化。再通過標定將電壓或電流信號轉換成谷物的質(zhì)量流量值。4.3.4刮板輪式容積流量傳感器上文所介紹的用于測量谷物流量的傳感器都是通過谷物對彈性元件的沖擊而引起的形變、對射線的吸收和反射以及升運器上谷物的高度等參數(shù)來間接測量出谷物的體積或重量。通過把測得的參數(shù)轉換成電信號，再經(jīng)過放大處理便可得到谷物的流量。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換成電信號，可以更加方便地測出谷物的流量。刮板輪式容積流量傳感器的原理圖20如圖

46、4-7所示，圖4-7 刮板輪式容積流量傳感器當升運器運送拋出的谷物達到一定的高度時，料位傳感器檢測到信號后，位于升運器和谷倉之間的刮板輪開始轉動。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速便可根據(jù)下式計算出谷物的容積流量。 （4-5）其中f表示谷物的容積流量，n表示刮板的個數(shù)，v表示兩刮板輪之間的空間容積，r表示刮板輪的轉速。4.3.5以上四種傳感器優(yōu)缺點的比較(1)光電式容量傳感器在測量過程中容易受含水量、谷物的質(zhì)量密度、機器的振動和傾斜程度、探頭易受污染等因素影響，從而在工作中性能不穩(wěn)定。(2)沖量式流量傳感器是目前應用最為廣泛的，它的測量范圍也很廣，可以對絕大多

47、數(shù)谷物進行測量，其次它的結構比較簡單，與其他的幾類傳感器相比它可以適應相對惡劣的環(huán)境。但是，它的測量結果會因升運器的轉速、谷物含水率受到影響。(3)核輻射式流量傳感器可以精確、迅速、自動、非接觸、無損檢測，但是它的價格比較高以及核輻射對人體的傷害而使其應用受到限制。(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。綜上對四種流量傳感器比較可得，沖量式流量傳感器具有最高的性價比，并且目前在收割機上其應用的最廣泛。4.4測量谷物濕度可選用的傳感器濕度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

48、對濕度、露點等來表示。水分子有較大的偶極矩，因而易于附著并滲入固體表面內(nèi)。利用這種現(xiàn)象制成的濕敏元件稱為水分子親和力型元件；另一類濕敏元件與水分子親和力無關，稱為非水分子親和力型元件。水分子附著或侵入濕敏材料后，會引起材料阻抗或介質(zhì)常數(shù)的變化。濕敏傳感器是能夠感受外界濕度變化，并通過濕敏器件的物理或化學性質(zhì)變化,將濕度轉換成有用信號的器件。由于空氣中水蒸氣的含量比空氣少得多、濕敏元件易被腐蝕和老化等原因使得濕度檢測比其他物理量的檢測更加困難。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。4.4.1氯化鋰濕度傳感器氯化鋰濕度傳感器是利用吸濕性

49、鹽類潮解，離子導電率發(fā)生變化而制成的阻抗式濕敏元件。它由引線、基片、感濕層和電極組成，如圖4-8所示， 圖4-8 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。當溶液置于一定的溫濕場中，若環(huán)境相對濕度比較高，溶液將吸收水分，使?jié)舛冉档停虼?，溶液電阻率變大，反之亦然。從而實現(xiàn)對濕度的測量。4.4.2半導體陶瓷濕度傳感器半導體陶瓷濕度傳感器是由傳感器、加熱器、底座三部分組成的一種阻抗式濕度傳感器。它是利用附著在金屬氧化物陶瓷毛細孔的水分變化而使電阻值變化來工作的。其結構如圖4-9所示，

50、圖4-9 陶瓷濕度傳感器結構示意圖陶瓷濕度傳感器的敏感材料是由鎂尖晶石（）和金紅石（）構成的金屬氧化物陶瓷。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，且粘結強度大的氧化釕（）電極。同時，將鉑-銥線用氧化釕糊質(zhì)燒結，作為電極導線并與電極相連接，從而構成濕度傳感器。4.4.3氧化鋁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。由于水分的介電常數(shù)大，細孔壁吸附水分子后等效電容變大，即電容量隨濕度變化：濕度越大，電容

51、量越大，反之亦然。其變化規(guī)律可以表示為： （4-6）式中，c表示電容量；a為平板電容的面積；d為兩極板之間的距離；表示真空電容率；為比電容率（隨溫度變化)。4.4.4微波濕度傳感器微波是介于紅外線與無線電波之間的電磁輻射，其頻率通常在1000mhz以上，具有電磁波的性質(zhì)，但是它又不同于普通無線電波和光波，是指一種波長相對較長的電磁波。目前，微波傳感器在微波通信、衛(wèi)星發(fā)送、雷達、遙感等方面得到了應用。在工業(yè)中，微波傳感器對材料無損檢測及物位檢測具有重要作用。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。微波在含水蒸氣的空氣中傳播時會因為水蒸氣的吸收而產(chǎn)生一定的損失，

52、損失的程度會因波長的不同而不同。利用這一特性我們研制成微波濕度傳感器。在微波頻段，水的介電常數(shù)遠遠大于一般材料。高頻電場中，電介質(zhì)存在弛豫損耗，其介電常數(shù)可以用復數(shù)表示： （4-7）其中，表示介質(zhì)的儲能特性；表示介質(zhì)的耗能特性。介電常數(shù)、與電場的頻率、材料的性質(zhì)有關。一般干燥材料的介電常數(shù)比較小，如木材、紙張、皮革等的介電常數(shù)都在15之間，而水的一般則很高。由于水的這種微波特性，使被測材料中的水分成為決定其介電常數(shù)的主要因素，因此濕度的變化可以很大程度影響材料的介電特性，通過測量與介電常數(shù)相關的物理量就能判斷材料的含水率。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

53、物對微波信號的衰減。由于谷物的介電特性取決于谷物的濕度和疏密度，所以當測量微波衰減或用別的介電傳感器確定濕度時，疏密度的變化就會產(chǎn)生誤差，為了克服其對測量結果的影響，研制出一種使用微波帶線狀傳感器代替喇叭天線的微波濕度傳感器，微波帶線狀傳感器安裝在谷物干燥器上，可提供連續(xù)的濕度記錄，并用低通濾波器來消除谷物疏密度引起的電信號變化。4.4.5各濕度傳感器的優(yōu)缺點對比及在其它領域的應用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。半導體陶瓷濕度傳感器屬于阻抗式濕度傳感

54、器，它具有很多優(yōu)點，如測溫范圍寬、工作溫度高、響應時間短、精度高、工藝簡單、成本低等。其中傳感器能夠連續(xù)穩(wěn)定地測量濕度，而無需加熱除污裝置，并且體積小，成本低，是一種常用的測濕傳感器。氧化鋁濕度傳感器的響應速度快、抗結露點及抗污染能力強、無需加熱清洗，在長期使用過程中性能穩(wěn)定可靠，能夠在全范圍感濕測出超微量水分。微波濕度傳感器在運行時帶有一個限流振動器，使谷物的疏密度保持均勻，可以實現(xiàn)對濕度的連續(xù)監(jiān)控，在濕度為10%20%時，測濕誤差小于0.3%。4.5測量滾筒轉速可選傳感器扭矩傳感器19是一種可以測扭矩、轉速以及功率的精密儀器。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。扭矩是機

55、械量中的一個重要參數(shù)，它是一個代數(shù)量，其絕對值等于力與力偶臂的乘積，它的符號規(guī)定如下：如果按右手螺旋法則把扭矩表示為矢量，當矢量方向與所研究部分中截面的外發(fā)線的方向一致時，扭矩為正，反之為負。在運轉中，軸之間的功率的傳遞是靠軸上的扭矩來完成的。扭矩傳感器一般串接在扭矩傳遞系統(tǒng)中并作為扭矩傳遞系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)來測量所傳遞的扭矩。本文所選的扭矩傳感器主要用來和谷物流量傳感器配合測流量。4.5.1應變型轉矩傳感器應變型扭矩傳感器把電阻應變片粘貼在電機轉軸上，當彈性元件受到力的作用產(chǎn)生變形時，電阻應變片會隨之產(chǎn)生變形，從而會引起電阻值變化?？捎孟率奖硎荆?（4-8）上式中，表示材料的應變系數(shù)；為應變片的應變值6。由上式可知，當是定值時，只要測得，便可得到的值。轉軸扭轉時，在橫截面邊緣處切應力達到最大，此時轉矩和應變的關系19可表示為: （4-9）其中，為軸所受的轉矩；是彈性模量；是轉軸半徑。在沿軸與梁軸線成的方向粘貼4個電阻應變片組成全橋電