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，并對它們的工作原理進(jìn)行了簡要分析。著重敘述了地磅稱重傳感器應(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)、檢測技術(shù)和自動控制技術(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)。小到市場里的計費電子秤、實驗室里的電子天平，大到汽車檢測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，它是將被測物體的重量這一物理量轉(zhuǎn)換為電信號的一種器件或裝置。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。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)變片的形變會使它的阻值增大或減小。此時，通過對電路進(jìn)行測量就會將此形變轉(zhuǎn)換為電信號。電阻應(yīng)變片式稱重傳感器以其結(jié)構(gòu)簡單、工藝成熟和測量精度高等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于市場上的稱重產(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)點是結(jié)構(gòu)簡單、動態(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，其導(dǎo)磁率會隨應(yīng)力的大小和方向而變化：受拉力時，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)鋼弦的固有振動頻率與其張力有關(guān)，在對一個給定長度的鋼弦施加一定外力時，鋼弦的松緊程度出現(xiàn)變化，固有的振動頻率也隨之改變，即振弦的振動頻率反映了被測力的大小。

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，用來測量干燥機(jī)內(nèi)部糧食的實時含水率的方法正在逐漸完善。這種以稱重法測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，隨著烘干時間的增長，稱重傳感器所測得的重量逐漸減小。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算出循環(huán)式干燥機(jī)中糧食的實時含水率。

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)系和稱重傳感器測量的糧食實時重量，計算出糧食的實時含水率，我們把這一可以實時檢測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

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發(fā)生電路（電阻應(yīng)變片橋式電路）、信號采集電路、信號放大電路、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 分儀測量結(jié)果影響因素過多等問題，還具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、精度高、可實現(xiàn)快速在線檢測等眾多優(yōu)點。在與循環(huán)式干燥機(jī)配合使用過程中，還可以根據(jù)所測得的糧食實時含水率，來及時調(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間，提高了干燥機(jī)的工作效率。