摘要：现代化农业机械管理发展中的重要环节—农业工程测试系统，由于当今农业的现代化建设，以及可持续发展需要通过工程测试对农业机械进行测量，来完成农业机械化的信息化、数字化管理模式。通过农业工程测试系统的传感器信号处理与计算及数据的显示，可以了解振动，噪声等参数，监视设备的运作状况，排除故障以及不必要的隐患，优化管理模式和农业机械的使用方式，提高生产率，延长设备的使用寿命等优点。

    0 引言
    当前，黑龙江省农业发展在中国处于主要发展区域，垦区农业生产已接近现代化农业标准，农业机械化已经大面积推广，农业机械化接近现代化农业需要，在全国农业机械化中处于领先地位，农产品商品率接近现代农业标准。由此可见，现代农业、现代化农业机械化才是东北农业的发展实路，农业工程测试技术是黑龙江农业机械化发展的必然条件和关键力量。农业工程测试系统的组成结构即测量过程信息流如图1，由此图可知，农业工程测试系统的传感器及信息调理与处理，是农机工程测试系统的关键，通过这两部分完成农业工程测试，至此，本文从这两方面对农业工程测试系统结构进行探究分析。

    1 农业工程测试系统中传感器类型
    传感器按物理原理分类如图2。

    1.1电位器式位移传感器（机械式）
    电位器式位移传感器分为两种，第一种为绕线式，由电阻丝缠在绝缘物上。优点是结构简单，使用方便，缺点是存在摩擦磨损，有阶梯误差，分辨率低，寿命短。第二种为非绕线式，是在绝缘基片上加工成的薄膜元件。优点是分辨率高，抗磨损，使用寿命长，缺点是受温度，湿度影响大，得不到良好的精确度。
    1.2电气式传感器
    电气式传感器的种类最为常见，并且也是类别最多的传感器。
    电阻应变式传感器分为两种，一种为金属电阻应变片式，主要由电阻丝、绝缘底片、覆盖物构成。优点是温度稳定性好，测量精度高，缺点为灵敏度较差。另一种为半导体应变片式，原理为压阻效应，为条状半导体结构。优点是灵敏度高，缺点是温度稳定性差，一般需要温度补偿或者非线性补偿。
    电感式传感器可分为三种：差动自感式、差动式、电涡式，差动自感式灵敏度高，有很好的电压温度补偿稳定性。差动式精度高，量程范围大，电涡式多用于测量位移、振幅、材料厚度等方面。
    电容式传感器原理是因为电容参数的可变性，可以将被测非电信号转换为电容的电信号。类型有面积变化型、极距变化型，介电常数变化型。面积变化型主要用于高精度位移测量，极距变化型用于非接触位移测量，介电常数变化型用于厚度的测量。
    压电式传感器工作原理是由于外力使得表面产生电荷，达到非电量转换为电量。压电式传感器为力敏元件，主要用于剪切力、应力、加速度等动态力学物理量的测量。压电材料可分为三类，压电单晶、压电陶瓷、新型压电材料。
    磁敏传感器是将磁信号转换为电信号，囊括了霍尔元件、磁敏管、磁敏电阻、霍尔式微量位移传感器、振弦式位移传感器、阻尼式位移传感器、磁栅式位移测量系统。
    霍尔元件测量磁场、位移、力、偏角、高精度测量时需借助温度补偿。
    磁敏电阻简易，但温度影响问题无法解决。
    磁敏管分为二三级两种，灵敏度高，功耗小，结构简单，温度为主要干扰因素。
    霍尔式微量位移传感器动态特性特别好，可长时间使用。主要应用于测量磁感应强度、电功、位移等。振弦式位移传感器主要构件是梯型永磁体，位移量测量范围较小，但是精确度很高，分辨率最高为0. 001 mm。激励方式有两种：激磁线圈连续激励和脉冲间接性激励。
    磁阻式位移传感器构造简单、便于携带、测量准确，非接触式测量范畴中也可使用。但和振弦式位移传感器有一样的弊端，测量范围小，在位移量5 mm的条件下使用。
    磁栅式位移测量系统是一种位移数字传感器，磁栅多用于大型机械精密机床的检测，测量范围较大，一般为1～20 m，不能在灰尘的环境工作。
    1.3光电式传感器
    光电式传感器是将光信号转变为电信号，理论依据是光电效应，分为内、外光电效应两种。
    光敏电阻（光导管）物理原理为电阻随光照变化，光照越强阻值越小，适用于开关式传感器，不适用于光通量的检测。
    光电池是把光能转化成电能的元件，优点是在对弱光进行检测时性能卓越。
    光敏晶体管分为二、三级两类，二级光敏晶体管响应快，暗电流小。三级光敏晶体管比二级光敏晶体管结构上相当于多一个放大器，所以灵敏度更高。
    光栅位移测量系统与磁栅式位移测量系统相近，都是数字传感器，同样应用于大范围的动态高精度测量。物理学定义为幅值与相位光栅两种。
    光纤位移测量系统分为功能型与反射式两种。功能型光纤传感器顾名思义就是依据对相位、振幅、偏振物理量可以进行测量。光纤位移测量系统极其灵敏，百分之一温度变化都可显著显示。
    1.4流体式传感器
    超声波测距系统是向被测物体发射声波，声波反射回到接收器。通过对时间的计数，以及返回声波的振幅强度，测定距离的长短。
    除上述的传感器以外，还有轴角编码器、集成传感器。轴角编码器包括绝对式和增量式。集成传感器是将多种传感器集成于芯片，构成一个多用途传感器。

[1] [2]  下一页