平行梁冲量式谷物质量流量传感器田间实验

设计了平行梁冲量式谷物质量流量传感器,以该传感器为核心部件构建了测产系统。针对小麦、水稻两种不同谷物品种,不同联合收获机机型以及不同田间地面状况,于2004年夏秋两季分别在中国科学院栾城农业生态系统实验站和上海五四农场做了精准收获实验。实验结果表明,测产系统可以在正常农田地面状况下可靠地工作,单产和总产测量误差均小于10%,且对联合收获机机型以及谷物品种不敏感。

悬臂梁冲量式谷物质量流量传感器阻尼设计

基于悬臂梁受冲击力变形原理开发的联合收获机冲量式谷物质量流量传感器,在应用中测量精度易受到收获机基础振动的影响。对此,分析了测量中产量信号计算模型,指出悬臂梁弹性元件阻尼设计的重要性。提出了通过动力消振原理增加弹性元件阻尼的方法,进行了相应的理论分析。针对阻尼处理前后的弹性元件,开展了冲击响应实验。理论分析和实验结果都说明了该方法的有效性。

平行梁冲量式谷物质量流量传感器信号处理方法

冲量式谷物质量流量传感器是联合收割机测产系统的核心部件,但对振动干扰敏感。在传感器平行梁弹性元件结构优化设计基础上,给出了传感器输出信号的处理方法。设计了动态补偿器来改善传感器动态特性,以克服机械结构阻尼难以大幅度提高弹性元件系统阻尼的问题;设计了自适应陷波滤波器,以消除工作环境中存在的非稳定低频振动干扰;给出了传感器零点动态修正方法,以减少农田地形变化对测量精度的影响。试验结果证明了各算法的有效性,其中大田测产误差小于10%。

平行梁冲量式谷物质量流量传感器弹性元件设计

冲量式传感器具有结构简单、使用方便等优点,但容易受到基础振动的干扰。为此设计了平行梁结构冲量式谷物质量流量传感器弹性元件,对弹性元件安装端部采用了削弱设计。有限元分析表明该设计方案不仅符合应力集中原则,而且可以提高传感器抵抗振动干扰的能力。给出了传感器电桥电路,以及后续放大、电压电流变换等调理电路,使得传感器输出零点可以方便调节,降低了传感器在联合收割机上的安装要求。试验结果表明,传感器线性度误差小于0.1%,输出不受外力作用点的影响,同时具备了合适的工作频带宽度。

谷物质量流量测量装置的设计与试验

设计了一种新型冲量式谷物质量流量测量装置,该装置包括减震器、承载板、悬臂梁式弹性元件和机架等,并采用减震器来减弱收割机振动对测量精度的影响。试验证明:所设计的冲量式谷物质量流量测量装置测量误差平均值为4.29%,具有工程意义。

承载板式谷物质量流量传感器设计与试验

设计了不同材料、不同尺寸承载板式谷物质量流量传感器承载板和不同量程的承载板式谷物质量流量传感器弹性元件,在谷物质量流量模拟加载试验装置上进行了试验,试验结果表明测量精度与承载板和弹性元件的参数密切相关。在此试验基础上,研究了谷物流量对测量精度的影响。试验结果表明,谷物流量在0～2 kg/s内谷物质量流量测量相对误差不大于2%,精度较高。当谷物流量超过2.5 kg/s时,谷物质量流量测量相对误差超过5%。

嵌入式谷物流量传感器设计与试验

为进一步提高双平行梁谷物测产系统的集成度以便于推广应用,提出一种嵌入式谷物质量流量传感器。设计了基于混合信号控制器HY16F188和嵌入式处理器STM32F405的信号采集处理模块。其中HY16F188负责谷物冲击信号的后置放大和AD转换,STM32F405则主要完成自适应噪声对消算法,输出谷物质量流量信号。基于MFC设计了配套的上位机软件,用于谷物产量显示、存储和产量图生成。为验证传感器性能,2016年11月在扬州市江都区的实际生产稻田进行了空载振动试验、标定试验、测产试验。空载振动试验分成原地小油门、原地大油门和行走等3种工况,振动干扰噪声幅度降低了97.4%。标定试验中采用线性关系对传感器进行标定,通过直线拟合获得了标定系数。选择3个不同田块开展测产试验,共计进行8次实际测产试验,获得了产量分布图,可以直观看出农田各位置的谷物产量分布情况。大田测产试验结果表明最大测量误差小于7.4%。该研究可为精准农业谷物在线测产研究提供参考。

新型冲量式谷物联合收割机智能测产系统

作物产量分布信息是精准农业的关键基础数据.以数字型冲量式谷物质量流量传感器为核心部件,应用CAN总线架构设计了联合收割机测产系统.设计了双平行梁结构的冲量式谷物质量流量传感器,其中第一根平行梁上的拦截指直接受谷物籽粒流冲击;第二根平行梁则只用于检测收割机振动以及地形变化引起机器倾斜等干扰,不与谷物籽粒流接触.采用最小二乘法求取自适应对消因子,利用第二根平行梁输出作为参考信号进行自适应干扰对消,有效地消除了第一根测量平行梁中各种干扰引起的输出.大田初步实验结果表明,最大相对测产误差小于4%.