傳感器是提升我國精準農業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平的關(guān)鍵技術(shù)之一.在整個(gè)精準農業(yè)生產(chǎn)周期中，稱(chēng)重 傳感器在其中每個(gè)環(huán)節都有潛在的應用領(lǐng)域,文中從精準農業(yè)實(shí)施的4個(gè)不同階段：土地準備、精 準播種、作物管理、精準收獲,對稱(chēng)重傳感器在精準農業(yè)裝備中應用和研究現狀進(jìn)行了總結.在此基 礎上,進(jìn)一步分析了當前稱(chēng)重傳感器在精準農業(yè)實(shí)際應用中亟待解決的3個(gè)主要關(guān)鍵問(wèn)題：可靠 性、穩定性和動(dòng)態(tài)測量精度.最后,對解決這些問(wèn)題背后所涉及的關(guān)鍵共性技術(shù),包括敏感機理、制 造工藝和計測技術(shù)等作了進(jìn)一步闡述.

傳感器是一種能感受被測量并按照一定的規律 轉換成可用輸出信號的器件或裝置m.稱(chēng)重傳感器 就是其中一種測量物體質(zhì)量或受力狀況的傳感器. 其中，基于電阻應變原理的稱(chēng)重傳感器由于具有結 構簡(jiǎn)單、成本低和精度高等優(yōu)點(diǎn)占據了主導地位.電 阻應變式稱(chēng)重傳感器（簡(jiǎn)稱(chēng)稱(chēng)重傳感器）主要由彈 性元件,粘貼在彈性元件上的電阻應變計以及補償 電阻組成,其中電阻應變計和各類(lèi)補償電阻連接組 成惠斯頓電橋,將被測物理量的變化經(jīng)過(guò)電橋比例 轉換成電信號的變化0.

稱(chēng)重傳感器作為電子稱(chēng)重技術(shù)和電子衡器產(chǎn)品 的技術(shù)基礎和核心部件,在很多行業(yè)的生產(chǎn)與流通 中已經(jīng)有了廣泛的應用.近幾年來(lái)，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、智 慧物流、智慧農業(yè)等新興產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,稱(chēng)重傳感 器在一些新的領(lǐng)域也出現了相關(guān)應用.精準農業(yè)就 是其中一個(gè)有著(zhù)廣闊應用前景的領(lǐng)域.精準農業(yè)又 稱(chēng)精細農業(yè)或精確農業(yè)，是當今世界農業(yè)發(fā)展的新 潮流,是未來(lái)農業(yè)的雛形.在整個(gè)精準農業(yè)生產(chǎn)周期 中，稱(chēng)重傳感器在其中每個(gè)環(huán)節都有其潛在的應用 市場(chǎng)，比如拖拉機的牽引力測量、精準播種、變量施 肥與噴藥、以及作物的產(chǎn)量監測、草捆重量監測統計 等等,都出現了基于稱(chēng)重傳感器的相關(guān)應用研究.據 美國的霍尼韋爾公司在2013年的評估:未來(lái)10年， 僅在谷物收獲管理技術(shù)這一領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)無(wú)線(xiàn)農業(yè)傳 感器系統就能夠帶動(dòng)大約860億美元的投資，由此 可見(jiàn),稱(chēng)重傳感器作為谷物產(chǎn)量監測中的關(guān)鍵部件 之一,其市場(chǎng)前景一定會(huì )十分廣闊.

文中主要介紹了國內外稱(chēng)重傳感器技術(shù)在精準 農業(yè)領(lǐng)域的研究現狀，分析了當前國內精準農業(yè)領(lǐng) 域中稱(chēng)重傳感器產(chǎn)業(yè)化存在的一些主要技術(shù)問(wèn)題， 最后給出了解決這些問(wèn)題的一些對策分析.

1.精準農業(yè)領(lǐng)域的應用

1.1土地準備

土地精整是精準農業(yè)中的一項重要內容，主要 通過(guò)拖拉機牽引農機具進(jìn)行作業(yè).農具通過(guò)安裝在 拖拉機上的電液懸掛系統進(jìn)行控制，基本的控制方 法有力控制、位控制和力位綜合控制等.稱(chēng)重傳感器 被用來(lái)對農機懸掛的受力狀況進(jìn)行測量并反饋給控 制系統進(jìn)行決策,但農具懸掛系統在作業(yè)中是一個(gè) 動(dòng)態(tài)的非線(xiàn)性慣性系統,對它進(jìn)行綜合電子控制一 直未能取得滿(mǎn)意的效果，主要原因是控制方法和傳 感器性能的穩定性不能適應復雜的作業(yè)環(huán)境H -文 獻&]設計了一種可調節寬度和高度尺寸的Dyna- mometer (即一種稱(chēng)重傳感器或幾個(gè)稱(chēng)重傳感器的組 合），以適應不同的農具安裝條件，節約了成本.文 獻H基于DEOR結構設計了一種測量范圍達到 180 kN的Dynamometer,可以同時(shí)測量水平和垂直 力，兩者之間的互擾低且傳感器的線(xiàn)性指標很好.為 了提高作業(yè)效率和降低能耗，文獻6]為約翰迪爾 公司的3140型拖拉機設計了一個(gè)新型三點(diǎn)懸掛用 Dynamometer,相比其他同類(lèi)Dynamometer,其測量精 度對懸掛點(diǎn)變化不敏感,且制造成本相對更低.隨著(zhù) 數字化傳感器的不斷發(fā)展，文獻&]開(kāi)發(fā)了一種嵌 入式的數字牽引力測量裝置，并于其他傳感器數據 結合一起對耕作過(guò)程中的狀況進(jìn)行分析.

除此之外，文獻8]設計了安裝在農具上的稱(chēng) 重傳感器,測量土壤阻力，進(jìn)而與其他傳感器一起用 于實(shí)時(shí)土壤堆積密度的測量.文獻9]研究了一個(gè) 包含稱(chēng)重傳感器的多傳感器平臺來(lái)生成土壤密度分 布圖用于精準農業(yè)的耕作方案制定.

在國外,稱(chēng)重傳感器在拖拉機懸掛系統中已經(jīng) 商業(yè)化應用，其研究方向也開(kāi)始轉向傳感器的數字 化和智能化，擴展稱(chēng)重傳感器的應用范圍，以及結合 多傳感器數據融合來(lái)提高農機作業(yè)的效率和質(zhì)量.

在國內，目前拖拉機仍然以結構簡(jiǎn)單、技術(shù)性能 中低端為主,相關(guān)研究更多集中在拖拉機懸掛的控 制系統研究,針對稱(chēng)重傳感器研究相對較少.如江蘇 大學(xué)的韓江義等M為測量大馬力拖拉機的牽引力， 開(kāi)發(fā)了一種軸銷(xiāo)式感器，主要對傳感器的彈性體設 計進(jìn)行了仿真計算,而對稱(chēng)重傳感器的封裝等其他 重要技術(shù)未做詳述.

1.2精準播種

播種機是實(shí)現精準播種的主要手段，其性能好 壞直接影響播種質(zhì)量及農作物的生長(cháng)狀況和產(chǎn)量. 較為直觀(guān)的應用，是在播種機的種子斗與機架之間 安裝稱(chēng)重傳感器以隨時(shí)監測種子斗內部的狀況，配 合速度傳感器等可以實(shí)現單位播種率的統計.如美 國專(zhuān)利 US9539927 B2 , WO2012/170548 A2 m 等都描述類(lèi)似基于稱(chēng)重傳感器的方案結構與測量方 法,它們采用的都是類(lèi)似Wmgh bar結構的稱(chēng)重傳 感器.在國內，王素珍等&3等在條播機的排種器上 設計了一個(gè)稱(chēng)重傳感器,牽引機裝有轉速傳感器,然 后采集稱(chēng)重傳感器和轉速傳感器的讀數變化，計算 出單位播種量,并可以針對不同播種對象重新標定， 適應多種作物的條播精密播種，但是沒(méi)有說(shuō)明所述 稱(chēng)重傳感器的技術(shù)特征.

氣吸式振動(dòng)排種器通過(guò)振動(dòng)使種子處于“沸 騰”狀態(tài),依靠氣流將種子吸附,然后用正氣流進(jìn)行 播種，具有精度高，通用性好等優(yōu)點(diǎn)，是精密排種器 的一個(gè)重要發(fā)展方向.為了保證振動(dòng)盤(pán)內的種子處 于較好的‘‘沸騰”狀態(tài)，需要控制種盤(pán)內的種子數 量,近年來(lái),相關(guān)人員14研究了通過(guò)一個(gè)雙孔平行 梁稱(chēng)重傳感器來(lái)監測振動(dòng)盤(pán)內的種子分布情況，實(shí) 現定量加種，提高了播種質(zhì)量.

另外,播種深度對農作物產(chǎn)量也有顯著(zhù)影響.文 獻15]對種子直播時(shí)的深度主動(dòng)控制系統進(jìn)行了 研究,一個(gè)尺寸緊湊的圓柱形稱(chēng)重傳感器被安裝在 播種機構的彈簧上,測量播種機構插入土壤的作用 力，并與位移傳感器數據一起反饋給播種控制系統.

最后，鎮壓也是精密播種作業(yè)的一個(gè)重要環(huán)節, 對種子的發(fā)芽、出苗和最終產(chǎn)量有很大影響.針對不 同土壤、含水和作物類(lèi)型，鎮壓強度應有不同.國外 對此研究較多，僅美國就有200余種M .在國內，王 景立等M設計可變力苗帶鎮壓器，利用鎮壓輪、支 架的重力及液壓缸的壓力作用在鎮壓輪接觸的土地 上,在一個(gè)輪子內安裝了一對稱(chēng)重傳感器,測量輪子 與地面之間的壓力.改變液壓缸行程可改變作用在 輪軸上的力，進(jìn)而改變鎮壓輪對種床土壤的壓力.

1.3精準作物管理

精準作物管理是指從作物播種到收獲過(guò)程中為 作物生長(cháng)進(jìn)行的各種管理措施,包括水、肥、藥的管 理.傳統的化肥農藥施用方法，利用率低，帶來(lái)了嚴 重的生態(tài)環(huán)境和農業(yè)污染問(wèn)題a7].精準農業(yè)中的變 量施肥與噴藥技術(shù)，能夠有效提高肥料和農藥的利 用率,節約成本,提高產(chǎn)量.文獻18設計了一種動(dòng) 態(tài)稱(chēng)重系統,在施肥機的懸掛上設置3個(gè)稱(chēng)重傳感 器,1個(gè)50 kN的剪切梁式傳感器作為主稱(chēng)量用傳 感器，另2個(gè)平行梁式傳感器分別是20和500 N,作 為參考傳感器對振動(dòng)等信號進(jìn)行補償.該系統在田 間測試過(guò)程中，稱(chēng)重系統在6 ~20 kN測量范圍內， 標準差不超過(guò)20 N,響應時(shí)間在1 s內.

測土配方施肥是聯(lián)合國在世界范圍內推行的一 項先進(jìn)農業(yè)技術(shù),也是精準農業(yè)的一項重要技術(shù).文 獻采用稱(chēng)重法反饋肥料流量信息，采用4個(gè) 400 kg的稱(chēng)重傳感器支撐肥箱，監測肥箱內肥料質(zhì) 量變化情況，并按照當前車(chē)速，實(shí)施調整配肥施肥 量,試驗表明作業(yè)精度和施肥流量（由稱(chēng)重傳感器 獲?。?、車(chē)速檢測的準確性有很大關(guān)系，有待進(jìn)一步 驗證與完善.文獻&0]采用同樣的稱(chēng)重方法，只是 每個(gè)肥箱采用3個(gè)稱(chēng)重傳感器,降低了成本,并采用 模糊控制算法,獲取各原料箱稱(chēng)重傳感器的有效傳 感器數據,然后實(shí)現智能變量配肥.在試驗階段，該 系統的最大稱(chēng)重誤差為1.2%.

在變量噴藥方面，針對噴桿式噴霧機藥箱藥液 晃動(dòng)造成的操控穩定性差問(wèn)題，張安東等M設計了 一種專(zhuān)用的三向力傳感器用于監測噴霧機藥液箱晃 動(dòng)產(chǎn)生的附加力.傳感器是由上板、側板和下板組成 的整體對稱(chēng)結構，由4塊側板作為應變梁測量晃動(dòng) 產(chǎn)生的附加力，采用Q235作為傳感器彈性元件的 材料,其強度和耐腐蝕性都較差.

在節水灌溉管理方面，文獻&2]利用平行梁稱(chēng) 重傳感器開(kāi)發(fā)一種方便且低成本的耗水量測量方 法,試驗表明在1.94 ~7. 78 dm3 ? s'1測量范圍內的 不確定度為5.7%.文獻&3]建立了一個(gè)多傳感器 監測平臺，用于指導節水灌溉，其中一個(gè)9 t的剪切 梁稱(chēng)重傳感器主要用于監測深耕的深度，與文獻 9]類(lèi)似.

1.4精準收獲

通過(guò)谷物測產(chǎn)生成小區產(chǎn)量圖和處方農作，是 精確農業(yè)的應用基礎.基于傳統稱(chēng)重測力傳感器衍 生而來(lái)的沖量式谷物流量傳感器，由于具有結構簡(jiǎn) 單、成本低、便于安裝等特點(diǎn)，在聯(lián)合收割機測產(chǎn)系 統中已經(jīng)得到廣泛的應用.國外商業(yè)化的農機裝備， 如 Micro Track 公司、CASE IH 公司和 Ag Leader 公 司的聯(lián)合收割機產(chǎn)量監測系統中的流量傳感器均采 用基于沖量的流量傳感器M.

目前，國外的應用研究已經(jīng)從糧食作物轉向果 蔬以及經(jīng)濟作物方面.文獻&5 -26]研究了柑橘的 產(chǎn)量監測系統,他們使用2個(gè)完全焊接密封的稱(chēng)重 傳感器安裝在振動(dòng)輸送系統的末端.為了減小振動(dòng) 的影響,研究了這種焊接密封結構的稱(chēng)重傳感器安 裝位置與傳感器響應特性的關(guān)系.在低速流量下, 與實(shí)際重量相比，平均誤差3. 56% ,高速流量誤差 9.16%.文獻的]設計了用于花生產(chǎn)量監測的沖量 板產(chǎn)量傳感器,并與光電式產(chǎn)量傳感器進(jìn)行對比試 驗,發(fā)現沖量板產(chǎn)量傳感器的誤差大約在10% ,而 光電式的誤差只有1.54%,他們認為沖量式產(chǎn)量傳 感器的誤差主要來(lái)源于試驗中使用的舊式的行走式 稻草收割機.文獻&8]利用有限元法分析了不同稱(chēng) 重條件下葡萄收獲機械中稱(chēng)重系統的動(dòng)態(tài)特性,并 給出了提高稱(chēng)重精度的建議.

另外，由于在實(shí)際使用中傳感器存在零點(diǎn)飄移,文獻抄]研究了小型八角型稱(chēng)重傳感器的零飄補 償算法,對零飄進(jìn)行補償后,測量的相對誤差從補償前19%,減小到補償后的1.5%.

國內在谷物測產(chǎn)方面已經(jīng)開(kāi)展了不少研 究B°_34 ,并取得了一定成果.中國農業(yè)大學(xué)在國內 較早開(kāi)發(fā)了沖擊式谷物流量傳感監測系統，測量誤 差在2.07% ~5.44% ;華南農業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)了雙板差 分沖量式谷物流量傳感監測系統，能減小機身振動(dòng) 對測產(chǎn)精度的影響,谷物流量在0.5 ~2.0 kg ? s-1 的測量相對誤差不超過(guò)3 % ;江蘇大學(xué)開(kāi)發(fā)了承載 板式谷物流量傳感監測系統，谷物流量小于2. 0 kg ? s-1時(shí)的測量相對誤差不超過(guò)2% ,谷物流量超 過(guò)2.5 kg ? s"1時(shí)的測量相對誤差約為5% ;中國農 業(yè)機械化科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)了稱(chēng)量式谷物流量監測系 統,在室內和田間的測量誤差分別不超過(guò)2%和 3%.在傳感器優(yōu)化設計研究方面，文獻35-36]對 傳感器的彈性元件的結構優(yōu)化進(jìn)行了研究，而文獻 37 -38]對傳感器的噪聲消除及動(dòng)態(tài)補償進(jìn)行了 研究,取得了一定的成果.

2.存在的問(wèn)題

通過(guò)對以上不同子領(lǐng)域的研究和應用概述，稱(chēng) 重傳感器在精準農業(yè)的研究和應用狀況可以總結如 下:首先，與其他國家相比，歐美國家特別是以美國 等為代表的國家在稱(chēng)重傳感器在精準農業(yè)領(lǐng)域的應 用已經(jīng)取得了一定的產(chǎn)業(yè)化成果.在亞洲國家中，日 本和韓國也在產(chǎn)業(yè)化研究道路上處于領(lǐng)先的地位. 我國還沒(méi)有出現明顯的產(chǎn)業(yè)化案例.其次,從研究應 用領(lǐng)域來(lái)看，目前我國稱(chēng)重傳感器技術(shù)在精準農業(yè) 的精確收獲階段的應用研究比較多，并取得了一定 成果,而在土地準備、精準播種和精準作物管理階段 的研究相對較少.第三，從發(fā)展階段來(lái)看，目前我國 實(shí)際上還處在‘‘工業(yè)傳感器的農業(yè)應用”這一階段， 在很多研究試驗中，采用的都是傳統的工業(yè)稱(chēng)重傳 感器，這些傳感器的功能、靈敏度、精度等方面的水 平在農業(yè)應用場(chǎng)合下還有很大的提升空間.但是,在 我國農業(yè)傳感器研究過(guò)程中，產(chǎn)品意識較為淡薄,使 得研究結果應用到生產(chǎn)實(shí)踐還存在諸多問(wèn)題，限制 了其在精準農業(yè)裝備中的產(chǎn)業(yè)化.最后，結合上述文 獻的研究結果，文中將稱(chēng)重傳感器在精準農業(yè)中面 臨的不利因素歸結以下3點(diǎn)：

第一,動(dòng)態(tài)測量精度.動(dòng)態(tài)稱(chēng)重技術(shù)一直是國內 外傳感器公司和研究機構關(guān)注的研究領(lǐng)域,也是當 前稱(chēng)重傳感器在精準農業(yè)應用中主要考慮的問(wèn)題. 除了傳統動(dòng)態(tài)稱(chēng)重領(lǐng)域中需要考慮的一些干擾因素 外,還需要考慮由于農機在工作運動(dòng)時(shí),不可避免地 會(huì )受到來(lái)自各個(gè)方向的沖力，這會(huì )導致安裝在車(chē)輛 上的稱(chēng)重傳感器感受到除重力之外的其他干擾力， 導致測量精度降低；同時(shí)，地面的不平整，也會(huì )使得 稱(chēng)重傳感器在測量時(shí)不一定保持在理想的水平位置 狀態(tài),也會(huì )影響到測量精度,所以農機工作狀態(tài)下的 動(dòng)態(tài)測量技術(shù),需要考慮的干擾因素更多,也更為復 雜,有必要深入進(jìn)行研究.

第二,穩定性.這是目前研究中一個(gè)容易忽略的 關(guān)鍵問(wèn)題.文獻的]對這此做了簡(jiǎn)單的補償研究, 但對輸出漂移的內在機理未作深入分析.對傳統的 稱(chēng)重傳感器應用場(chǎng)合來(lái)說(shuō),傳感器輸出數據不易察 覺(jué)的緩慢漂移在以往多數稱(chēng)重的場(chǎng)合并不會(huì )對計量 精度造成顯著(zhù)影響，因為可以在每次稱(chēng)重前通過(guò)儀 表端清零消除漂移誤差.但是,在農業(yè)裝備中的稱(chēng)重 場(chǎng)合下,更多時(shí)候傳感器需要長(cháng)時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)稱(chēng)重 計量,這樣就無(wú)法采用傳統的儀表清零方法來(lái)消除 漂移誤差.另外一個(gè)不可忽視的情況就是，車(chē)輛在使 用時(shí)總是會(huì )產(chǎn)生顛簸振動(dòng)，相當于對稱(chēng)重傳感器的 加速老化,從而導致測量誤差會(huì )加速地累積,這就需 要稱(chēng)重傳感器具有更高的長(cháng)期穩定性.

第三，可靠性.可靠性是一項新技術(shù)或產(chǎn)品在產(chǎn) 業(yè)化時(shí)所必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題.農業(yè)裝備中的車(chē)載 稱(chēng)重傳感器在實(shí)際工作中不可避免的會(huì )遇到路面不 平帶來(lái)的顛簸沖擊、裝卸物料過(guò)程中的沖擊、車(chē)輛碰 撞沖擊以及野外風(fēng)吹雨淋等等情況.這就要求稱(chēng)重 傳感器應具有較好的抗沖擊性能、防水防潮能力和 一定的工作壽命.在車(chē)輛行業(yè),一般要求零部件達到 10年的預期工作壽命，比一般電子衡器對工作壽命 的要求要高得多.雖然，國內一些相關(guān)研究涉及到了 稱(chēng)重傳感器設計,但此類(lèi)傳感器在農機工作環(huán)境下 的使用壽命并未得到有效驗證，傳感器可靠性相關(guān) 的封裝設計等技術(shù)并未深入考慮.

3.應對策略

通過(guò)上述分析，認為稱(chēng)重傳感器應用于精準農 業(yè)的關(guān)鍵在于解決稱(chēng)重傳感器的可靠性、穩定性和 動(dòng)態(tài)測量精度問(wèn)題.為了尋找解決問(wèn)題的方案,有必 要在傳感器技術(shù)層面對這3個(gè)問(wèn)題背后涉及的關(guān)鍵 技術(shù)做進(jìn)一步分析.

可以將傳感器的技術(shù)領(lǐng)域分為四大關(guān)鍵基礎 點(diǎn):敏感機理、功能材料、制造工藝和計測技術(shù)39 . 涉及解決稱(chēng)重傳感器可靠性的關(guān)鍵技術(shù)包括稱(chēng)重傳感器的敏感機理（如彈性元件設計等技術(shù)）、功能材 料、制作工藝（如密封工藝）等；涉及穩定性的關(guān)鍵 技術(shù)包括稱(chēng)重傳感器的功能材料、制造工藝（如老 化工藝）等；而動(dòng)態(tài)測量精度的關(guān)鍵技術(shù)則與稱(chēng)重 傳感器的敏感機理、計測技術(shù)（如動(dòng)態(tài)補償算法等） 等相關(guān).可見(jiàn),傳感器的可靠性、穩定性以及動(dòng)態(tài)測 量精度這3個(gè)問(wèn)題并不是孤立的，它們都涉及到稱(chēng) 重傳感器技術(shù)領(lǐng)域中一些共性關(guān)鍵技術(shù).

1)彈性元件設計.稱(chēng)重傳感器中感受被測物理 量的彈性元件是影響傳感器性能和質(zhì)量的關(guān)鍵部 分⑽.彈性元件的結構設計多樣，旨在提高感受被 測物理量的靈敏性和穩定性.通過(guò)合理的結構設計, 可以提高傳感器在農機工作環(huán)境下的響應速度和抗 干擾能力，在這方面，文獻35-36]都對提高傳感 器的動(dòng)態(tài)特性做了一定的研究，不過(guò)沒(méi)有考慮過(guò)載 和沖擊的保護問(wèn)題.

2)密封工藝、老化工藝.密封工藝是保證傳感 器可靠性和穩定性的關(guān)鍵技術(shù).稱(chēng)重傳感器的密封 主要有2種方式:采用涂覆材料密封和采用金屬焊 接密封.其中,后者將金屬膜片通過(guò)焊接工藝將彈性 元件的應變區完全密封,從而達到了完全保護傳感 器內部應變片和變換電路的目的，具有很高的可靠 性.所以,基于焊接密封的稱(chēng)重傳感器非常適合農業(yè) 領(lǐng)域的應用場(chǎng)合.不過(guò),焊接密封技術(shù)也存在一些問(wèn) 題.由于是在彈性元件的上進(jìn)行焊接，即使采用激光 脈沖焊接等工藝也不可避免的會(huì )產(chǎn)生焊接殘余應力 和變形.在后續使用過(guò)程中，殘余應力的釋放和結構 的變形將會(huì )影響到彈性元件上的應變片，最終導致 稱(chēng)重傳感器的輸出信號隨時(shí)間在緩慢變化，所以焊 接工藝對傳感器輸出的長(cháng)期穩定性有著(zhù)顯著(zhù)影響. 同時(shí),傳感器增加密封膜片后對傳感器的精度也有 影響,所以密封膜片一般會(huì )選擇很薄的金屬，以減小 其對傳感器彈性元件的附加影響,但是膜片太薄,在 焊接時(shí)又容易產(chǎn)生焊接不良和變形.尤其是小量程 的稱(chēng)重傳感器,在增加密封膜片后,性能精度和穩定 性往往就遠不如焊接前的測試結果，特別難以設計 與制造.

傳感器的老化處理可以減少殘余應力，提高傳 感器的穩定性，相關(guān)公司和學(xué)者已做了不少研 究M .對于焊接密封的稱(chēng)重傳感器，一般在傳感器 完成焊接密封后安排老化處理工藝，此時(shí)還需要考 慮不能影響到傳感器的其他部分,如應變片和惠斯 頓電橋電路等，這就限制了所能選擇工藝的范圍.常 見(jiàn)的老化處理工藝有：超載靜壓法，振動(dòng)時(shí)效法，冷 熱循環(huán)法等等.但是，這些方法或是效果有限，不能 徹底消除殘余應力，或是成本太高，難以大規模使 用，總之，目前為止還沒(méi)有一個(gè)簡(jiǎn)單有效的方法.

3)動(dòng)態(tài)補償算法.數字補償算法是提高動(dòng)態(tài)測 量精度的關(guān)鍵.不過(guò),數字補償算法的有效性依賴(lài)于 傳感器數學(xué)模型的正確建立.以前的研究往往忽略 了傳感器的可靠性設計和穩定性設計對傳感器數學(xué) 模型正確建立帶來(lái)的附加影響.譬如，采用焊接密封 型傳感器時(shí),需要考慮到焊接密封工藝對傳感器響 應特性的影響，文獻42]研究了大氣壓力對焊接密 封型傳感器特性的影響，并對此進(jìn)行了誤差補償研 究;而在國內，還未見(jiàn)涉及焊接密封稱(chēng)重傳感器性能 方面的深入研究.另外,除了需要考慮傳統動(dòng)態(tài)稱(chēng)重 領(lǐng)域中傳感器的響應時(shí)間要快以外,對于農機的車(chē) 載稱(chēng)重測力場(chǎng)合，還需要考慮到實(shí)際應用環(huán)境中的 復雜性,如農機的前進(jìn)速度,道路崎嶇以及機械工作 振動(dòng)等多種因素對傳感器測試精度的影響，因而有 必要對傳感器的動(dòng)態(tài)數字補償算法繼續深入研究.

4.結束語(yǔ)

隨著(zhù)現代農業(yè)裝備不斷向自動(dòng)化和智能化發(fā) 展,稱(chēng)重傳感器必將越來(lái)越多地應用到農業(yè)生產(chǎn)中. 由于農業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的復雜性，對稱(chēng)重傳感器及技術(shù) 也提出了更高的要求.研發(fā)出響應速度快、抗干擾能 力強、高可靠性和高精確度的車(chē)載稱(chēng)重傳感器已成 為發(fā)展方向之一.基于焊接密封設計的動(dòng)態(tài)數字稱(chēng) 重傳感器的研發(fā)是其中一條有效的途徑.目前，由于 缺少相關(guān)基礎制造工藝和計測技術(shù)的研究,導致此 類(lèi)傳感器的穩定性和精度都較差，國內還沒(méi)有相應 的成熟產(chǎn)品出現.因此,從事這方面的研究具有實(shí)際 應用價(jià)值,也有助于國內傳感器公司產(chǎn)品達到或超 過(guò)國際先進(jìn)水平.