[其他]測量爐內檢驗板含水率的稱重裝置

在審

• 申請號: 101987000003989
• 申請日: 1987-06-06
• 公開（公告）號: CN87103989B
• 公開（公告）日: 1988-06-08
• 發明（設計）人: 劉耀麟
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院木材工業研究所
• 代理公司: 北京市專利事務所
• 代理人: 林珍玉

本發明是一種用于測量爐內檢驗板含水率的稱重裝置一應變式稱重傳感器。本傳感器由兩根固定端連在一起的懸臂梁式正應力彈性元件，應變片，以及剛性梁和軟性線所組成。為了保護彈性元件和電氣元件不受水蒸汽等有害物質的侵蝕，將它們浸在盛有吸附物質和保護液盒子里。本傳感器能在高溫（１３０℃）或高濕（相對濕度１００％）條件下工作，特別適用于測量干燥爐內檢驗板的含水率，也可用于測量類似條件的其他物體重量。

本發明是一種用于測量木材干燥爐內材堆中檢驗板含水率的稱重裝置-應變式稱重傳感器。

根據重量來測定木材的含水率是一種經典的方法。Eckelman等人曾經設計過一種稱量整個材堆重量的應變式稱重傳感器〔1〕。無錫電子研究所則利用鋼絲將吊在爐頂的檢驗板的重力傳至爐外，然后用普通電子稱來測量〔2〕。前者的缺點是它只能測得整個材堆的平均含水率，而從工藝觀點上來說，測得材堆內部檢驗板含水率則更為重要。后者雖然能測得放在材堆外部檢驗板的含水率，但是，由于材堆內、外的物理條件（如風速、溫度）差別很大，這樣放置的檢驗板的代表性很差，不能令人滿意。

本發明的目的是研制一種能測量材堆內部檢驗板含水率的稱重裝置-應變式稱重傳感器。

制造這種傳感器有兩個問題需要解決：①由于材堆內部條件的限制，傳感器的放置不能保證水平位置，檢驗板對傳感器的作用力除了垂直方向的力以外，還可能有水平方向的側向分力。傳感器必須保證在放置位置不是水平時讀數不受側向力的影響，或者將側向力的影響減低到可以忽略。②傳感器使用環境為高溫（可達120℃）高溫（相對濕度可達100%）環境，而且還有從被干木材內部揮發出來的有害化學物質。因此，傳感器應能抵抗高溫水蒸汽等有害物質的影響。

由于測量檢驗板含水率的稱重傳感器的額定負荷較小（一般不大于5千克，有的情況下只有2.5千克），一般采用梁式彈性元件，而不采用柱狀式彈性元件，因為后者的靈敏度比前者低。

梁式彈性元件中，懸臂梁式正應力彈性元件結構簡單，靈敏度高，但它對側向力很敏感，不可能簡單地用它來測量檢驗板的重量。懸臂梁式剪應力彈性元件對側向力雖然不敏感，但靈敏度低。

本發明采用兩根固定端連在一起的懸臂梁式正應力彈性元件以清除側向力的影響，傳感器的結構如圖所示。圖中1是彈性元件，2是應變片，3是將檢驗板的重力經山掛鉤（或繩）8和剛性梁4傳至彈性梁自由端的線或帶（由金屬或非金屬制成，易彎曲），傳感器經過掛鉤（或繩）9掛在支架10上。

這種結構能保證檢驗板的作用力通過傳感器的軸心線，從而較好地消除了側向力的影響。

如果把這種傳感器的彈性元件的兩個自由端看作是固定不動的支點，而把中央的固定端看成力的作用點，且梁的中央不象圖中所示的那什厚，而是與梁的其它部分一樣厚，則可以把這種元件看作簡支梁。但是，由于梁的中央部分很厚，其變形可以忽略，自由端在兩端，因而把它看做兩根固定端連在一塊的懸臂梁更為符合實際。這兩根懸臂梁各自的長度為整根彈性元件的長度減去中央加厚部分的長度再除以二。作用在彈性元件每個自由端的力為檢驗板重力的一半。

保護彈性元件和電氣元件不受水蒸汽等有害物質的影響的常用方法是將傳感器密封起來。由于傳感器的額定負荷較小，不宜采用金屬膜片密封法。要將整個彈性元件和電氣接頭都用金屬紋波管密封起來。困難也很大。用橡皮膜片密封，或涂硅橡膠密封也不是好辦法。

我們采用的辦法是將彈性元件和電氣元件都浸泡在保護液里，保護液將有害的水蒸汽等和彈性元件以及電氣元件隔離開來。

圖中的5是盛保護液的盒子，6是保護液，7是傳感器的外殼。

為了避免保護液熱脹冷縮對讀數的影響，盛保護液的盒蓋不是密封的。為了使傳感器倒置時保護液也不易流出來，在保護液中加有柔性吸附材料，這種柔性材料既能吸附大量的保護液，又不影響彈性梁的運動。檢驗板的含水率的測量精度不會因保護液的少量損失而受到影響，還可補充保護液。

這種傳感器適用于在惡劣的環境中使用，當空氣相對濕度高達100%，或者溫度高達130℃時，這種傳感器仍然能正常工作，因此特別適用于測量干燥爐內材堆中檢驗板的含水率。也可用于在類似的惡劣條件下測量其它物體的重量。