稱重傳感器在糧食干燥過程中的應用

【摘 要】本文首先介紹了稱重傳感器的幾種常見類型，并對它們的工作原理進行了簡要分析。著重敘述了稱重傳感器應用于農業生產中，尤其是在糧食干燥領域中發揮的巨大作用。

【關鍵詞】稱重傳感器；糧食干燥；應用

0.概述

隨著近年來電子技術、檢測技術和自動控制技術等科學技術的飛速發展，傳感器技術已作為現代信息技術中最為重要的基礎技術之一，被廣泛的應用于各領域之中。作為傳感器技術中發展較早、技術較為成熟的稱重傳感器技術更是早已被應用于各行各業中，且已做出了巨大的貢獻。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備。

1.稱重傳感器的種類

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變片式、電容式、壓磁式和振弦式稱重傳感器等[1]。

1.1電阻應變片式稱重傳感器

電阻應變片式稱重傳感器的原理是在外力的作用下將形變轉換為電信號。具體的操作方法是在彈性元件表面粘貼應變片，彈性元件在受力之后會發生一定的微小形變，從而引起應變片也隨之發生相應的形變，應變片的形變會使它的阻值增大或減小。此時，通過對電路進行測量就會將此形變轉換為電信號[2]。電阻應變片式稱重傳感器以其結構簡單、工藝成熟和測量精度高等優點，被廣泛應用于市場上的稱重產品中，其占據著稱重傳感器高于九成的市場占有率。因此，電阻應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換為電容量變換。它是以具有可變參數的電容作為轉換元件，把被測物的重量轉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、極間以空氣為介質的電容器。電容式稱重傳感器的優點是結構簡單、動態響應快、較高的信噪比和較好的系統穩定性。其缺點是負載能力差、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來實現由重量到電的變換。當鐵磁材料在受到外部拉力或壓力作用而在內部產生應力時，其導磁率會隨應力的大小和方向而變化：受拉力時，沿力作用方向的導磁率增大，而在垂直于作用力的方向上導磁率略有減小；受壓力作用時則導磁率的變化正好相反。這種物理現象就是鐵磁材料的壓磁效應。壓磁式稱重傳感器的量程較大、抗過載能力強，但頻率響應較小，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，根據鋼弦的固有振動頻率與其張力有關，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.稱重傳感器在干燥機中的應用

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中都發揮了其重要的作用，尤其是在農業生產中。一種將稱重傳感器與循環式干燥機相結合，用來測量干燥機內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式干燥機中后，我們可以通過在干燥機上安裝的稱重傳感器測量出糧食的初始重量（總重去掉干燥機的重量即為糧食的初始重量）。當循環式干燥機開始工作后，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重量是不變的，那么，這逐漸減小的重量就是干燥機通過加熱烘干使內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式干燥機中糧食的實時含水率。

依據上述原理，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計

一般情況下，應用于干燥機設備中的稱重傳感器都是以電阻應變片式的傳感器為主的。其稱重電路主要有信號發生電路（電阻應變片橋式電路）、信號采集電路、信號放大電路、檢波濾波電路、模數轉換電路和單片機系統等幾部分組成。

2.3稱重傳感器的安裝

3.小結

稱重傳感器在糧食干燥領域中的作用巨大，依據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

分儀測量結果影響因素過多等問題，還具有結構簡單、安裝方便、精度高、可實現快速在線檢測等眾多優點。在與循環式干燥機配合使用過程中，還可以根據所測得的糧食實時含水率，來及時調整干燥機中的各模型參數。合理控制干燥機熱風溫度、糧食流速以及干燥時間，提高了干燥機的工作效率。

【參考文獻】

[1]趙廣平，孫雯萍，孫建軍.電子稱重技術現狀及發展趨勢[J].儀表技術與傳感器，2007，（7）：76-77.

[2]巢淑娟，張貴明.國內外稱重傳感器的現狀及其應用分析[J].漯河職業技術學院學報，2013，12（5）：46-47.