農業機械用儀器

農業機械科學實驗和作業流程中用於觀測、測量、檢測、計量、控制，以及顯示、記錄、分析與處理的儀器、儀表或儀器系統。農業機械用儀器以必需的速度和靈敏度、準確度、精密度，提供並揭示科學實驗及作業流程中所需的各種信息和數據。20世紀50年代以前，農業機械用儀器多屬機械的或液壓的單件儀器，結構比較簡單，僅用作單參量的靜態測量。20世紀50年代後，結構比較複雜的各種電子儀器系統得到發展，可用於非電量的電測和多參量的同步動態綜合測量，具有信息和數據分析處理的功能，且精確度高、測試速度快、功效高。70年代以來，以微處理機為中心的儀器系統發展迅速，並日益受到重視

基本介紹

• 中文名：農業機械用儀器
• 外文名：With agricultural machinery equipment
• 用途：農業機械科學實驗和作業流程
• 目的：提供並揭示所需的信息和數據
• 所用方法：觀測、測量、檢測、計量

分類

農業機械用儀器一分為科學實驗用儀器和作業流程用儀器兩類。按工作原理則有機械、液壓、光學、電及電子儀器之分。有些可採用一般的通用儀器，有些則必須採用農業機械專用儀器，以適應農業作業對象的特殊要求和農業機械作業複雜多變的環境條件。根據所測參量的類別，可分電量測試用儀器和非電量測試用儀器兩類。電量測試儀一般由電源、電路處理系統、指示記錄系統和數據分析處理4部分組成;非電量測試用儀器則包括不經過電路處理的儀器和在電路處理前需通過感測器使非電量轉換成電量測試的儀器。

主要儀器

科學實驗用儀器 主要有力學參量測試用的拉力儀、集流環、植保風機測試儀、耕作機械田間測試系統等；田間或現場進行各種動態測量用的測試車；測量作物、土壤等機械物理性狀的各種儀器；及測繪農業機械部件幾何形狀的儀器等。

拉力儀 用於田間或現場動態測量農業機械的牽引阻力。常用的有機械式、液壓式和電阻應變片式等。以電阻應變片式拉力儀為例，它是根據應變片電阻絲的電阻相對變化量與依附的機械應變數的大小成正比的原理，將電阻應變片貼上在拉力儀感測器的彈性元件上，在所測拉力作用下，感測器將非電量的拉力轉換成以電阻大小表示的電量，經過適當的電路處理，即可用錶針指示、數字顯示或用記錄儀器記錄下所測量的拉力。同機械式或液壓式拉力儀相比，電阻應變片式拉力儀具有結構簡單，測量精確、可靠，使用方便等特點，套用較普遍。

集流環 用於測量農業機械旋轉構件的應變、軸扭矩、溫度和頻率等。在應變測量時，為了解決應變片隨構件一起旋轉,而測量用電阻應變儀靜止不動的矛盾,同時又要很好地傳遞應變信號，常在旋轉構件與應變儀之間設定集流環。集流環有多種形式，常用的電刷式集流環（圖 1）是利用電刷和金屬滑環的滑動接觸來傳遞應變信息的；此外還有非接觸型的電感式集流環。 值保風機測試儀 風送式植物保護機械風機性能試驗台的配套用儀器。直接測量被測風機旋轉軸的轉速、扭矩和試驗颱風室進口和出口處的空氣壓力，並通過電子計算機的運算，測出風機軸功率、壓差和空氣流量等數值。該儀器由感測器、測量部分和顯示列印部分組成。感測器將風壓、扭矩和轉速等非電量轉換成電量。測量部分由應變放大器、輔助放大器、濾波器、減法器、開方器和電源等組成。顯示列印部分由多路數字電壓表和印表機組成。

耕作機械田間測試系統 測量土壤耕作機械進行田間科學實驗時測量的性能參量的儀器儀表系統。由感測器、放大器和二次儀表 3部分組成。用測定耕深、速度、角度、燃油油耗、拉力、打滑率等參量的感測器，同步測取耕作機組在各種土壤上作業時的性能參量，通過放大器放大後，由模數轉換器、計數器等數字式二次儀表顯示其記錄或數據。

測試車 裝備各種儀器儀表的自走式車輛。用於田間或現場測量農業機械科學實驗中的各種動態參量。測試車內除配備可供測量、顯示、記錄和數據分析處理用的各種儀器，還設有相應的感測器和電源、連線器件等成套輔助儀器和裝置。可分為普通型、遙測型和混合型3類。普通型測試車利用電纜與被測部件連結,並跟蹤農機具進行測試；遙測型測試車配有由接收裝置和相應儀器組成的無線電遙測系統，發射裝置安裝在被測農機具或部件上（圖2）,在測試車和農機具之間無需用電纜連結；混合型測試車兼有普通型和遙測型的功能，旱田用測試車，可用汽車底盤改裝。水田用測試車則可用水田拖拉機、船式拖拉機、機動水稻插秧機底盤等改裝。 作物莖稈強度測量儀和穀物脫粒性能測試儀 用於測量作物莖稈的拉伸和剪下等機械強度，以及穀粒和小穗的連線力。對谷穗施加衝擊力，則能測定穀粒從穗中脫落時衝擊力的大小，以表示穀物的脫粒性能。

土壤水分速測儀 採用中子散射法、比色法或其他物理方法以代替烘乾稱重法，為土壤含水量的田間測定提供速測手段。中子散射法是將裝有快中子源和慢中子檢測器的中子水分速測儀插入土中，由快中子原發射的快中子與土壤水分中的氫核相撞後，由於能量損失而成為慢中子，其密度與土壤中氫的含量即水分的含量成正比。通過慢中子檢測器進行慢中子計數即可得到土壤含水量。使用中子水分速測儀不需要破土取樣，靈敏度高，速度快，也可用於測定倉內穀物、棉花等物料的含水量，但儀器價格較高。比色法土壤速測儀是將土樣放入試管比色器中，加比色劑進行離心、攪拌後，將試管比色器放入比色槽，推入光路，測出透光度。再根據透光度隨含水量呈規律性變化的原理，從標準曲線查得所測土樣的含水量。這種儀器造價較低，但需取土樣。

水田土壤承壓儀 有靜載式和動載式兩種類型：①靜載式水田土壤承壓儀。用以測定水田土壤承受垂直靜載荷的能力,由測頭、載入和記錄3部分組成。中國採用3種類型標準測頭：硬底層承壓採用投影面積為3平方厘米的圓錐式測頭,表層和漚田承壓分別採用投影面積為6平方厘米和30平方厘米的圓盤式測頭。載入部分靠人力通過手柄壓縮壓力彈簧載入於測頭。記錄部分可自動記錄測頭穿入土壤時受到的阻力與穿入深度的關係。使用圓錐式測頭時的穿入深度可達50厘米。②動載式水田土壤承壓儀。採用落塊衝擊載入的方法測量水田土壤軟、硬土層的變化情況,由支座、壓桿、測頭和落塊4部分組成。測頭有球形、圓柱形和圓錐形3種,其投影面積均為 3.2平方厘米，落塊重量有200克和500克兩種,落下高度有20、25和30厘米 3種。可根據不同土壤和測試要求選用相應的測頭和落塊，並將控制落塊落下高度的限位環固定在不同的位置。

水田土壤外附力和內聚力測定儀 用於測定水田土壤對車輪和履帶各種常用材料的外附力和土壤本身的內聚力。由測頭、載入和測力等部分組成。測外附力時，使用由鋼、橡膠和塑膠3種材料製成的外附力測盤,測內聚力時，較乾土壤使用單截式內聚力測環，稀爛土壤使用雙截式內聚力測環。測外附力時，靠人力下壓壓力彈簧載入，載荷大小由加壓桿上的刻度讀出。外附力或內聚力的大小由拉力彈簧的變形長度通過游標尺在筒外壁的刻度直接指示，便於預測車輪或履帶在行駛過程中可能引起的粘泥和積泥現象。

水田土壤剪下儀 用於測定水田土壤的抗剪強度和水平應力－應變關係。土壤的抗剪強度是直接影響行走裝置能否充分發揮驅動力和能否順利通過的主要參數之一。精確測定此參數對防止行走裝置下陷、打滑，減少牽引阻力和避免破壞土層結構等具有重要意義。儀器由扭轉剪下、載入和記錄等部分組成。扭轉剪下部分，是剪下面積為60平方厘米的環形剪下頭；載入部分採用壓縮彈簧對土壤施加正壓力，並用手柄通過蝸桿－蝸輪等轉動環形剪下頭，對土壤進行剪下；自動記錄部分可自動作出土壤剪下角位移和扭矩彈簧變形量的曲線，由此換算成水平應力－應變關係和土壤被切斷時的剪下強度值。

犁體曲面光學測繪儀 採用光切斷面法測繪犁體曲面的儀器。即利用光源射出的窄縫平面光照射在犁體曲面上，光平面與投影屏中的底片平面平行，在曲面上就呈現出一條由光線切出的曲線。若使光平面與投影的距離保持不變，而將犁體與光平面作相互垂直的等距平移，就能夠得到一組反映犁體曲面特性的曲線，在暗室內經多次曝光，可把這組曲線顯示在一張底片上，從而將犁體曲面測記下來。

作業流程用儀器 用於在農業機械作業過程中對機械的各個部位或部件進行監測、診斷，或對作業過程進行自動控制的儀器。可分下列3大類。

監測用儀器 用於對農業機械的工作性能、作業質量和安全性能等進行及時的監測。如穀物聯合收割機上的監測儀表，可監視或測量發動機和滾筒等驅動工作部件的轉速和穀物損失率等；播種機監測儀可監視或監聽作業過程中輸種管內的種子流動狀態，以便及時發現並排除故障。監測儀器常採用光電、磁電或壓電式感測器，以及安裝在駕駛座附近的錶針指示或數字顯示式二次儀表，還可用指示燈的亮或滅、喇叭聲響的有無作為邏輯上的限值指示或報警信號，引起操作人員的注意。穀物聯合收割機上用的轉速監測儀（圖 3）採用靈敏的乾簧管和永久磁鐵作為感測器。當工作部件轉軸的轉速異常時，可通過輸入電路、積分電路、電壓比較器和電子開關使指示燈發出信號，或由電子開關經音頻振盪器和訊響器，發出音響信號。 自動控制用儀器 用於農業機械作業過程的自動控制。如穀物乾燥機上測定轉速、溫度和控制水分的儀器、儀表；機械化畜禽場自動控制飼料配製、分配、飲水、擠奶、消毒、集蛋和清糞等作業流程的儀表系統等。

技術狀態診斷用儀器 用於在農業機械的使用或維修過程中檢測技術狀態、查探故障、確定維修質量等。在不拆卸或少拆卸機器的情況下能迅速診斷整機或部件技術狀態的儀器目前正得到迅速發展。如拖拉機測功車可在現場直接測量拖拉機的動力輸出軸的功率、轉速和主燃油消耗量，綜合判斷其動力性能和經濟性能。此外還有可供診斷拖拉機、內燃機和穀物聯合收穫機等主要部件和總成技術狀態的儀器儀表系統，如內燃機潤滑系統檢查儀、拖拉機液壓系統檢查儀等。電子測功儀是一種無外載測定拖拉機功率的攜帶型儀器,其原理如圖4所示。採用光電式轉速感測器，可測出拖拉機發動機變速過程中的轉速，經運算得到發動機的功率。