农业机械用仪器(卷名：农业)
instrument for agricultural machinery
农业机械科学实验和作业流程中用于观测、测量、检测、计量、控制，以及显示、记录、分析与处理的仪器、仪表或仪器系统。农业机械用仪器以必需的速度和灵敏度、准确度、精密度，提供并揭示科学实验及作业流程中所需的各种信息和数据。
20世纪50年代以前，农业机械用仪器多属机械的或液压的单件仪器，结构比较简单，仅用作单参量的静态测量。20世纪50年代后，结构比较复杂的各种电子仪器系统得到发展，可用于非电量的电测和多参量的同步动态综合测量，具有信息和数据分析处理的功能，且精确度高、测试速度快、功效高。70年代以来，以微处理机为中心的仪器系统发展迅速，并日益受到重视。
农业机械用仪器一般分为科学实验用仪器和作业流程用仪器两类。按工作原理则有机械、液压、光学、电及电子仪器之分。有些可采用一般的通用仪器，有些则必须采用农业机械专用仪器，以适应农业作业对象的特殊要求和农业机械作业复杂多变的环境条件。根据所测参量的类别，可分电量测试用仪器和非电量测试用仪器两类。电量测试仪一般由电源、电路处理系统、指示记录系统和数据分析处理4部分组成;非电量测试用仪器则包括不经过电路处理的仪器和在电路处理前需通过传感器使非电量转换成电量测试的仪器。
科学实验用仪器 主要有力学参量测试用的拉力仪、集流环、植保风机测试仪、耕作机械田间测试系统等；田间或现场进行各种动态测量用的测试车；测量作物、土壤等机械物理性状的各种仪器；及测绘农业机械部件几何形状的仪器等。
拉力仪 用于田间或现场动态测量农业机械的牵引阻力。常用的有机械式、液压式和电阻应变片式等。以电阻应变片式拉力仪为例，它是根据应变片电阻丝的电阻相对变化量与依附的机械应变量的大小成正比的原理，将电阻应变片粘贴在拉力仪传感器的弹性元件上，在所测拉力作用下，传感器将非电量的拉力转换成以电阻大小表示的电量，经过适当的电路处理，即可用表针指示、数字显示或用记录仪器记录下所测量的拉力。同机械式或液压式拉力仪相比，电阻应变片式拉力仪具有结构简单，测量精确、可靠，使用方便等特点，应用较普遍。
集流环 用于测量农业机械旋转构件的应变、轴扭矩、温度和频率等。在应变测量时，为了解决应变片随构件一起旋转，而测量用电阻应变仪静止不动的矛盾，同时又要很好地传递应变信号，常在旋转构件与应变仪之间设置集流环。集流环有多种形式，常用的电刷式集流环（图 1）是利用电刷和金属滑环的滑动接触来传递应变信息的；此外还有非接触型的电感式集流环。
值保风机测试仪 风送式植物保护机械风机性能试验台的配套用仪器。直接测量被测风机旋转轴的转速、扭矩和试验台风室进口和出口处的空气压力，并通过电子计算机的运算，测出风机轴功率、压差和空气流量等数值。该仪器由传感器、测量部分和显示打印部分组成。传感器将风压、扭矩和转速等非电量转换成电量。测量部分由应变放大器、辅助放大器、滤波器、减法器、开方器和电源等组成。显示打印部分由多路数字电压表和打印机组成。
耕作机械田间测试系统 测量土壤耕作机械进行田间科学实验时测量的性能参量的仪器仪表系统。由传感器、放大器和二次仪表 3部分组成。用测定耕深、速度、角度、燃油油耗、拉力、打滑率等参量的传感器，同步测取耕作机组在各种土壤上作业时的性能参量，通过放大器放大后，由模数转换器、计数器等数字式二次仪表显示其记录或数据。
测试车 装备各种仪器仪表的自走式车辆。用于田间或现场测量农业机械科学实验中的各种动态参量。测试车内除配备可供测量、显示、记录和数据分析处理用的各种仪器，还设有相应的传感器和电源、连接器件等成套辅助仪器和装置。可分为普通型、遥测型和混合型3类。普通型测试车利用电缆与被测部件连结，并跟踪农机具进行测试；遥测型测试车配有由接收装置和相应仪器组成的无线电遥测系统，发射装置安装在被测农机具或部件上（图2），在测试车和农机具之间无需用电缆连结；混合型测试车兼有普通型和遥测型的功能，旱田用测试车，可用汽车底盘改装。水田用测试车则可用水田拖拉机、船式拖拉机、机动水稻插秧机底盘等改装。
作物茎秆强度测量仪和谷物脱粒性能测试仪 用于测量作物茎秆的拉伸和剪切等机械强度，以及谷粒和小穗的连接力。对谷穗施加冲击力，则能测定谷粒从穗中脱落时冲击力的大小，以表示谷物的脱粒性能。
土壤水分速测仪 采用中子散射法、比色法或其他物理方法以代替烘干称重法，为土壤含水量的田间测定提供速测手段。中子散射法是将装有快中子源和慢中子检测器的中子水分速测仪插入土中，由快中子原发射的快中子与土壤水分中的氢核相撞后，由于能量损失而成为慢中子，其密度与土壤中氢的含量即水分的含量成正比。通过慢中子检测器进行慢中子计数即可得到土壤含水量。使用中子水分速测仪不需要破土取样，灵敏度高，速度快，也可用于测定仓内谷物、棉花等物料的含水量，但仪器价格较高。比色法土壤速测仪是将土样放入试管比色器中，加比色剂进行离心、搅拌后，将试管比色器放入比色槽，推入光路，测出透光度。再根据透光度随含水量呈规律性变化的原理，从标准曲线查得所测土样的含水量。这种仪器造价较低，但需取土样。
水田土壤承压仪 有静载式和动载式两种类型：①静载式水田土壤承压仪。用以测定水田土壤承受垂直静载荷的能力，由测头、加载和记录3部分组成。中国采用3种类型标准测头：硬底层承压采用投影面积为3平方厘米的圆锥式测头，表层和沤田承压分别采用投影面积为6平方厘米和30平方厘米的圆盘式测头。加载部分靠人力通过手柄压缩压力弹簧加载于测头。记录部分可自动记录测头穿入土壤时受到的阻力与穿入深度的关系。使用圆锥式测头时的穿入深度可达50厘米。②动载式水田土壤承压仪。采用落块冲击加载的方法测量水田土壤软、硬土层的变化情况，由支座、压杆、测头和落块4部分组成。测头有球形、圆柱形和圆锥形3种，其投影面积均为 3.2平方厘米，落块重量有200克和500克两种，落下高度有20、25和30厘米 3种。可根据不同土壤和测试要求选用相应的测头和落块，并将控制落块落下高度的限位环固定在不同的位置。
水田土壤外附力和内聚力测定仪 用于测定水田土壤对车轮和履带各种常用材料的外附力和土壤本身的内聚力。由测头、加载和测力等部分组成。测外附力时，使用由钢、橡胶和塑料3种材料制成的外附力测盘，测内聚力时，较干土壤使用单截式内聚力测环，稀烂土壤使用双截式内聚力测环。测外附力时，靠人力下压压力弹簧加载，载荷大小由加压杆上的刻度读出。外附力或内聚力的大小由拉力弹簧的变形长度通过游标尺在筒外壁的刻度直接指示，便于预测车轮或履带在行驶过程中可能引起的粘泥和积泥现象。
水田土壤剪切仪 用于测定水田土壤的抗剪强度和水平应力－应变关系。土壤的抗剪强度是直接影响行走装置能否充分发挥驱动力和能否顺利通过的主要参数之一。精确测定此参数对防止行走装置下陷、打滑，减少牵引阻力和避免破坏土层结构等具有重要意义。仪器由扭转剪切、加载和记录等部分组成。扭转剪切部分，是剪切面积为60平方厘米的环形剪切头；加载部分采用压缩弹簧对土壤施加正压力，并用手柄通过蜗杆－蜗轮等转动环形剪切头，对土壤进行剪切；自动记录部分可自动作出土壤剪切角位移和扭矩弹簧变形量的曲线，由此换算成水平应力－应变关系和土壤被切断时的剪切强度值。
犁体曲面光学测绘仪 采用光切断面法测绘犁体曲面的仪器。即利用光源射出的窄缝平面光照射在犁体曲面上，光平面与投影屏中的底片平面平行，在曲面上就呈现出一条由光线切出的曲线。若使光平面与投影的距离保持不变，而将犁体与光平面作相互垂直的等距平移，就能够得到一组反映犁体曲面特性的曲线，在暗室内经多次曝光，可把这组曲线显示在一张底片上，从而将犁体曲面测记下来。
作业流程用仪器 用于在农业机械作业过程中对机械的各个部位或部件进行监测、诊断，或对作业过程进行自动控制的仪器。可分下列3大类。
监测用仪器 用于对农业机械的工作性能、作业质量和安全性能等进行及时的监测。如谷物联合收割机上的监测仪表，可监视或测量发动机和滚筒等驱动工作部件的转速和谷物损失率等；播种机监测仪可监视或监听作业过程中输种管内的种子流动状态，以便及时发现并排除故障。监测仪器常采用光电、磁电或压电式传感器，以及安装在驾驶座附近的表针指示或数字显示式二次仪表，还可用指示灯的亮或灭、喇叭声响的有无作为逻辑上的限值指示或报警信号，引起操作人员的注意。谷物联合收割机上用的转速监测仪（图 3）采用灵敏的干簧管和永久磁铁作为传感器。当工作部件转轴的转速异常时，可通过输入电路、积分电路、电压比较器和电子开关使指示灯发出信号，或由电子开关经音频振荡器和讯响器，发出音响信号。
自动控制用仪器 用于农业机械作业过程的自动控制。如谷物干燥机上测定转速、温度和控制水分的仪器、仪表；机械化畜禽场自动控制饲料配制、分配、饮水、挤奶、消毒、集蛋和清粪等作业流程的仪表系统等。
技术状态诊断用仪器 用于在农业机械的使用或维修过程中检测技术状态、查探故障、确定维修质量等。在不拆卸或少拆卸机器的情况下能迅速诊断整机或部件技术状态的仪器目前正得到迅速发展。如拖拉机测功车可在现场直接测量拖拉机的动力输出轴的功率、转速和主燃油消耗量，综合判断其动力性能和经济性能。此外还有可供诊断拖拉机、内燃机和谷物联合收获机等主要部件和总成技术状态的仪器仪表系统，如内燃机润滑系统检查仪、拖拉机液压系统检查仪等。电子测功仪是一种无外载测定拖拉机功率的便携式仪器，其原理如图4所示。采用光电式转速传感器，可测出拖拉机发动机变速过程中的转速，经运算得到发动机的功率。
