[其他]测量炉内检验板含水率的称重装置

说明书

本发明是一种用于测量炉内检验板含水率的称重装置一应变式称重传感器。本传感器由两根固定端连在一起的悬臂梁式正应力弹性元件，应变片，以及刚性梁和软性线所组成。为了保护弹性元件和电气元件不受水蒸汽等有害物质的侵蚀，将它们浸在盛有吸附物质和保护液盒子里。本传感器能在高温（１３０℃）或高湿（相对湿度１００％）条件下工作，特别适用于测量干燥炉内检验板的含水率，也可用于测量类似条件的其他物体重量。

本发明是一种用于测量木材干燥炉内材堆中检验板含水率的称重装置-应变式称重传感器。

根据重量来测定木材的含水率是一种经典的方法。Eckelman等人曾经设计过一种称量整个材堆重量的应变式称重传感器〔1〕。无锡电子研究所则利用钢丝将吊在炉顶的检验板的重力传至炉外，然后用普通电子称来测量〔2〕。前者的缺点是它只能测得整个材堆的平均含水率，而从工艺观点上来说，测得材堆内部检验板含水率则更为重要。后者虽然能测得放在材堆外部检验板的含水率，但是，由于材堆内、外的物理条件（如风速、温度）差别很大，这样放置的检验板的代表性很差，不能令人满意。

本发明的目的是研制一种能测量材堆内部检验板含水率的称重装置-应变式称重传感器。

制造这种传感器有两个问题需要解决：①由于材堆内部条件的限制，传感器的放置不能保证水平位置，检验板对传感器的作用力除了垂直方向的力以外，还可能有水平方向的侧向分力。传感器必须保证在放置位置不是水平时读数不受侧向力的影响，或者将侧向力的影响减低到可以忽略。②传感器使用环境为高温（可达120℃）高温（相对湿度可达100%）环境，而且还有从被干木材内部挥发出来的有害化学物质。因此，传感器应能抵抗高温水蒸汽等有害物质的影响。

由于测量检验板含水率的称重传感器的额定负荷较小（一般不大于5千克，有的情况下只有2.5千克），一般采用梁式弹性元件，而不采用柱状式弹性元件，因为后者的灵敏度比前者低。

梁式弹性元件中，悬臂梁式正应力弹性元件结构简单，灵敏度高，但它对侧向力很敏感，不可能简单地用它来测量检验板的重量。悬臂梁式剪应力弹性元件对侧向力虽然不敏感，但灵敏度低。

本发明采用两根固定端连在一起的悬臂梁式正应力弹性元件以清除侧向力的影响，传感器的结构如图所示。图中1是弹性元件，2是应变片，3是将检验板的重力经山挂钩（或绳）8和刚性梁4传至弹性梁自由端的线或带（由金属或非金属制成，易弯曲），传感器经过挂钩（或绳）9挂在支架10上。

这种结构能保证检验板的作用力通过传感器的轴心线，从而较好地消除了侧向力的影响。

如果把这种传感器的弹性元件的两个自由端看作是固定不动的支点，而把中央的固定端看成力的作用点，且梁的中央不象图中所示的那什厚，而是与梁的其它部分一样厚，则可以把这种元件看作简支梁。但是，由于梁的中央部分很厚，其变形可以忽略，自由端在两端，因而把它看做两根固定端连在一块的悬臂梁更为符合实际。这两根悬臂梁各自的长度为整根弹性元件的长度减去中央加厚部分的长度再除以二。作用在弹性元件每个自由端的力为检验板重力的一半。

保护弹性元件和电气元件不受水蒸汽等有害物质的影响的常用方法是将传感器密封起来。由于传感器的额定负荷较小，不宜采用金属膜片密封法。要将整个弹性元件和电气接头都用金属纹波管密封起来。困难也很大。用橡皮膜片密封，或涂硅橡胶密封也不是好办法。

我们采用的办法是将弹性元件和电气元件都浸泡在保护液里，保护液将有害的水蒸汽等和弹性元件以及电气元件隔离开来。

图中的5是盛保护液的盒子，6是保护液，7是传感器的外壳。

为了避免保护液热胀冷缩对读数的影响，盛保护液的盒盖不是密封的。为了使传感器倒置时保护液也不易流出来，在保护液中加有柔性吸附材料，这种柔性材料既能吸附大量的保护液，又不影响弹性梁的运动。检验板的含水率的测量精度不会因保护液的少量损失而受到影响，还可补充保护液。

这种传感器适用于在恶劣的环境中使用，当空气相对湿度高达100%，或者温度高达130℃时，这种传感器仍然能正常工作，因此特别适用于测量干燥炉内材堆中检验板的含水率。也可用于在类似的恶劣条件下测量其它物体的重量。