地磅稱重傳感器在糧食干燥過程中的應(yīng)用

本文首先介紹了地磅稱重傳感器的幾種常見類型，并對(duì)它們的工作原理進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。著重?cái)⑹隽?/span>地磅稱重傳感器應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，尤其是在糧食干燥領(lǐng)域中發(fā)揮的巨大作用。

0.概述

隨著近年來電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，傳感器技術(shù)已作為現(xiàn)代信息技術(shù)中最為重要的基礎(chǔ)技術(shù)之一，被廣泛的應(yīng)用于各領(lǐng)域之中。作為傳感器技術(shù)中發(fā)展較早、技術(shù)較為成熟的稱重傳感器技術(shù)更是早已被應(yīng)用于各行各業(yè)中，且已做出了巨大的貢獻(xiàn)。小到市場(chǎng)里的計(jì)費(fèi)電子秤、實(shí)驗(yàn)室里的電子天平，大到汽車檢測(cè)線百噸以上稱重裝置等都是以稱重傳感器為核心制造的設(shè)備。

1.地磅稱重傳感器的種類

地磅稱重傳感器是傳感器眾多種類中的最為常見的一種，它是將被測(cè)物體的重量這一物理量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一種器件或裝置。這種由非電量裝換為電量的裝置是電子稱重儀器中的核心組成部分。稱重傳感器的種類有很多，按原理可以分為電阻應(yīng)變片式、電容式、壓磁式和振弦式稱重傳感器等。

1.1電阻應(yīng)變片式稱重傳感器

電阻應(yīng)變片式稱重傳感器的原理是在外力的作用下將形變轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。具體的操作方法是在彈性元件表面粘貼應(yīng)變片，彈性元件在受力之后會(huì)發(fā)生一定的微小形變，從而引起應(yīng)變片也隨之發(fā)生相應(yīng)的形變，應(yīng)變片的形變會(huì)使它的阻值增大或減小。此時(shí)，通過對(duì)電路進(jìn)行測(cè)量就會(huì)將此形變轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。電阻應(yīng)變片式稱重傳感器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝成熟和測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于市場(chǎng)上的稱重產(chǎn)品中，其占據(jù)著稱重傳感器高于九成的市場(chǎng)占有率。因此，電阻應(yīng)變片式稱重傳感器具有較廣泛的市場(chǎng)前景。

1.2電容式稱重傳感器

電容式稱重傳感器的原理是將外力作用轉(zhuǎn)換為電容量變換。它是以具有可變參數(shù)的電容作為轉(zhuǎn)換元件，把被測(cè)物的重量轉(zhuǎn)換成因極板間距變化而引起的電容變化。其最常用的形式是由兩個(gè)平行電極組成、極間以空氣為介質(zhì)的電容器。電容式稱重傳感器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、較高的信噪比和較好的系統(tǒng)穩(wěn)定性。其缺點(diǎn)是負(fù)載能力差、輸出特性非線性、寄生電容影響大。

1.3壓磁式稱重傳感器

壓磁式稱重傳感器的原理是利用某些鐵磁材料的壓磁效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)由重量到電的變換。當(dāng)鐵磁材料在受到外部拉力或壓力作用而在內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，其導(dǎo)磁率會(huì)隨應(yīng)力的大小和方向而變化：受拉力時(shí)，沿力作用方向的導(dǎo)磁率增大，而在垂直于作用力的方向上導(dǎo)磁率略有減小；受壓力作用時(shí)則導(dǎo)磁率的變化正好相反。這種物理現(xiàn)象就是鐵磁材料的壓磁效應(yīng)。壓磁式稱重傳感器的量程較大、抗過載能力強(qiáng)，但頻率響應(yīng)較小，測(cè)量精度較低（一般在1%左右）。

1.4振弦式稱重傳感器

振弦式稱重傳感器是以張緊的鋼弦作為敏感元件，根據(jù)鋼弦的固有振動(dòng)頻率與其張力有關(guān)，在對(duì)一個(gè)給定長(zhǎng)度的鋼弦施加一定外力時(shí)，鋼弦的松緊程度出現(xiàn)變化，固有的振動(dòng)頻率也隨之改變，即振弦的振動(dòng)頻率反映了被測(cè)力的大小。

2.地磅稱重傳感器在干燥機(jī)中的應(yīng)用

2.1稱重法測(cè)糧食含水率的原理

目前，稱重傳感器在各行各業(yè)中都發(fā)揮了其重要的作用，尤其是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。一種將稱重傳感器與循環(huán)式干燥機(jī)相結(jié)合，用來測(cè)量干燥機(jī)內(nèi)部糧食的實(shí)時(shí)含水率的方法正在逐漸完善。這種以稱重法測(cè)量糧食含水率的原理是：在已知初始含水率的糧食裝入循環(huán)式干燥機(jī)中后，我們可以通過在干燥機(jī)上安裝的稱重傳感器測(cè)量出糧食的初始重量（總重去掉干燥機(jī)的重量即為糧食的初始重量）。當(dāng)循環(huán)式干燥機(jī)開始工作后，隨著烘干時(shí)間的增長(zhǎng)，稱重傳感器所測(cè)得的重量逐漸減小。由于糧食本身的干物質(zhì)重量是不變的，那么，這逐漸減小的重量就是干燥機(jī)通過加熱烘干使內(nèi)部糧食減少的水分重量。所以，我們可以通過下列公式來計(jì)算出循環(huán)式干燥機(jī)中糧食的實(shí)時(shí)含水率。

依據(jù)上述原理，在已知待烘干糧食的初始水分的情況下，我們可以利用上述關(guān)系和稱重傳感器測(cè)量的糧食實(shí)時(shí)重量，計(jì)算出糧食的實(shí)時(shí)含水率，我們把這一可以實(shí)時(shí)檢測(cè)糧食含水率的方法稱為總重法。

2.2稱重傳感器的電路設(shè)計(jì)

一般情況下，應(yīng)用于干燥機(jī)設(shè)備中的稱重傳感器都是以電阻應(yīng)變片式的傳感器為主的。其稱重電路主要有信號(hào)發(fā)生電路（電阻應(yīng)變片橋式電路）、信號(hào)采集電路、信號(hào)放大電路、檢波濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和單片機(jī)系統(tǒng)等幾部分組成。

2.3稱重傳感器的安裝

3.小結(jié)

稱重傳感器在糧食干燥領(lǐng)域中的作用巨大，依據(jù)總重法為原理制作而成的水分儀，不僅可以克服電阻式或電容式等水 分儀測(cè)量結(jié)果影響因素過多等問題，還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、精度高、可實(shí)現(xiàn)快速在線檢測(cè)等眾多優(yōu)點(diǎn)。在與循環(huán)式干燥機(jī)配合使用過程中，還可以根據(jù)所測(cè)得的糧食實(shí)時(shí)含水率，來及時(shí)調(diào)整干燥機(jī)中的各模型參數(shù)。合理控制干燥機(jī)熱風(fēng)溫度、糧食流速以及干燥時(shí)間，提高了干燥機(jī)的工作效率。