半喂入脱粒装置脱粒元件对谷粒冲击次数的研究

脱粒元件对谷物的打击次数影响脱粒性能,分析给出了一种基于现代计算技术的计算脱粒元件对谷粒冲击次数的新方法.在不同的夹持输送连输送速度下,给出了脱粒元件对谷粒冲击次数的计算实例,通过高速摄像技术,观测得到脱粒元件对谷粒冲击次数的实际值.结果表明,计算值与实际值相符,该计算方法切实可行.在自制脱粒分离试验台上,试验研究了持输送链速度与谷粒破碎率之间关系及谷粒破碎率沿脱粒滚筒轴线的分布规律.结果表明,随脱粒元件对谷粒冲击次数增加,谷粒破碎率升高.     

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.     

联合收割机谷物流量传感器的现状与分析

介绍了现有联合收割机上使用的体积流式和质量流式谷物流量传感器的结构与特点;重点分析了冲量式谷物流量传感器工作原理,包括压电陶瓷基片式、平行梁冲量式谷物流量传感器等;最后,分析了我国联合收割机谷物流量传感器存在的问题及发展趋势.     

基于CAN总线的冲量式谷物流量联合收割机测产系统

针对精细化农业生产管理发展及智能化农业装备的需求,研究了基于冲量定理及压电传感器的谷物流量检测技术,研制了谷物流量传感装置,并集成CAN总线技术,开发了基于CAN总线的冲量式谷物流量联合收割机测产系统。通过试验与数据分析,冲量式谷物流量传感器静态检测精度稳定、准确,动态测量快速、精准。结合CAN总线工作稳定、实时性强等特点,所设计的谷物流量测产系统具有实时性强、测量误差小和传输稳定的特点,谷物测量误差基本稳定在8%以内,谷物流量定位实时、精确,以此绘制的谷物产量处方图具有一定的可信性和实用性。      

微型联合收割机气流式清选装置的仿真研究

介绍了谷粒的基本物理特性,分析谷粒在水平气流中的运动轨迹与受力间的关系,设计出箱体式纯气流谷物清选装置,并确定了清选流场的守恒方程。借助Fluent软件,建立了气固多相流的欧拉模型,实现了谷物清选的仿真模拟并获得相关数据,论证了适用于微型联合收割机的气流式清选装置的可能性与可行性。     

基于结构光视觉的联合收获机谷粒体积流量测量方法

针对谷物联合收获机工作过程中需要实时测量谷粒流量的问题,提出应用结构光视觉测量技术实现谷物联合收获机测量系统谷粒体积流量的测量。采用普通滑槽作为测量谷粒体积流量的输送器,应用滚轮与编码器测量谷粒在滑槽中的流动速度。根据激光三角法测量原理构建结构光三维视觉系统,测量滑槽中流动谷粒的截面轮廓,应用试验参数标定法建立物长与像素偏移值的关系。在对结构光图像进行预处理的基础上,通过阈值判定法获取谷粒流截面轮廓;采用梯形微元求和法分别建立谷粒流截面计算模型与体积计算模型。试验研究了滑槽倾角和图像采集帧率对谷粒体积流量测量误差的影响,结果表明,当滑槽倾角在15°～30°、结构光图像采集帧率在40～100 f/s时,4种谷粒体积流量的测量误差小于等于5.2%,重复试验变异系数小于等于0.021,均方根误差小于等于1.268 L;当测量体积为17.6 L、滑槽倾角为30°、结构光图像采集帧率为100 f/s时,测量误差最小,为0.74%;当测量体积为39.2 L、滑槽倾角为20°、结构光图像采集帧率为40 f/s时,测量误差最大,为5.2%。采用结构光三维视觉测量系统,应用梯形微元积分求和法建立谷粒流体积计算模型,可以实现滑槽输送谷粒体积的在线测量。     

阵列式压电晶体传感器谷粒清选损失监测仪设计

设计了由阵列式压电晶体传感器、阵列信号调理系统及单片机监测系统组成的谷粒清选损失监测仪,并制作了仪器样机.测试试验结果表明,阵列式压电晶体谷粒清选损失监测仪对损失谷粒响应时间在1 s以内,测量误差小于5%,且对实际收获工况中各种干扰能有效地抑制.     

机身倾斜导致谷物流量传感器零点漂移的补偿

当联合收获机倾斜时谷物流量传感器因发生严重的零点漂移而导致较大的测量误差.通过对单板冲击式谷物流量传感器的倾斜试验发现,传感器的零点电压与联合收获机的倾斜角度成线性关系,当联合收获机左右倾斜15°时,零点漂移电压达25.4mV,可能导致-8.3%～28%的测量误差.为了消除倾斜导致的零点漂移,在单板冲击式流量传感器后面增加一个与冲击板结构相同的参考检测板,构成双板差分冲击式谷物流量传感器.倾斜试验发现,在联合收获机左右倾斜15°范围内,冲击板和参考板的零点电压的变化一致,使用差分算法补偿后的零点漂移从25.4mV降低到1mV.     

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0~2kg/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2.5kg/s时,谷物质量流量测量相对误差超过5%。     

联合收获机谷物损失实时监测系统研究

为了实现联合收获机工作过程中谷物损失量的实时监测,设计了谷物损失实时监测系统。该系统以PVDF压电薄膜作为敏感元件,通过电压放大器、带通滤波器、精密全波整流、包络检波等构成信号调制电路来检测谷物冲击信号,为了减小联合收获机的振动干扰,设计了一种双层隔振结构。在1.1~2.6m/s范围内进行谷物冲击性能试验。结果表明,谷物冲击信号的电压峰值为2~4V,且电压峰值随冲击速度的增大而增加。以AT89C52单片机为核心开发了二次显示仪表,实时采集传感器输出的谷物冲击信号。田间试验表明,该系统能够有效获取谷粒冲击信号,实时显示联合收获机谷物夹带、清选损失率,具有预报警功能,且测量结果可以通讯输出。     

谷子籽粒的冲击损伤试验与分析

作物籽粒在播种、脱粒等作业过程中,受到的作用力更多地体现为冲击载荷作用.为研究冲击载荷对谷子籽粒损伤情况的影响,分别对不同品种、不同含水率的谷子籽粒施加不同大小的冲击载荷进行损伤试验.试验结果表明:冲击载荷对谷子籽粒破损影响极显著(P<0.001),破损率随着冲击载荷的增大而增大,冲击载荷小于11.9N时,种子破损率非...     

Si3N4/TiCnano制备中Y2O3-Al2O3的影响机理研究

采用Y2O3-Al2O3复合烧结助剂制备Si3N4／TiCnano复合陶瓷材料,研究了Y2O3与Al2O3的配比、烧结助剂体积分数对纳米复合陶瓷材料力学性能、致密化进程和显微结构的影响,并利用SEM等手段对其影响机理作了探讨。研究结果表明：烧结助剂的配比、体积分数影响到烧结体中液相的量和粘度等,并进一步影响到材料的致密化进程和显微组织,材料致密化程度的提高和显微结构的改善是其力学性能提高的根本原因。     

基于ARM9的谷粒清选损失混沌检测系统

清选损失传感器通过谷粒冲击传感器获取冲击信号,由于工作中振动噪声非常强烈,常规检测方法很难将谷粒冲击信号检测出来。为此,首先给出了检测系统的系统框图,确定了采用Cymbal振子来设计传感器,接着对检测系统的信号调理电路进行了设计。最后,将该检测系统用龙格库塔算法程序化,确定了混沌检测系统的参数,并应用EVC(Embedded Visual C++)程序将检测系统移植到ARM9.0的WINCE 5.0平台上,证实了该系统的可用性。     

荷电雾滴群撞击界面过程的PDPA测试

为了研究荷电雾滴群撞击植株靶标界面的过程,研究了适合撞击过程测量的相位多普勒粒子分析仪(PDPA)测试方法,分析了荷电雾滴群撞击界面后形态特征及形成的原因。实验结果表明:荷电雾滴群特殊的空间运动结构决定其撞击植株靶标界面后具有独特的存在形态;荷电雾滴撞击界面后只会产生粘附或反弹而不会发生喷溅;较多细微雾滴的存在导致荷电雾滴群反弹后凝并现象显著,使雾滴的粒径增大而个数减少;单雾滴撞击界面后产生粘附或反弹的判据K的临界值不适于荷电雾滴群的撞击过程,而法向Weber数为30可作为发生反弹现象的参考依据;较大的切向速度能够造成荷电雾滴撞击植株界面后反弹现象的发生;荷电雾滴所具有的部分法向动能在撞击反弹过程中转为切向动能。     

小型振动冲击式打桩机动力学性能研究

建立了振动冲击式打桩机的力人运动特征提出了运动过程的三阶段基本假设，并分别对各个阶段进行了动力学分析，最后分析了冲击条件并建立了最佳冲击时各参数之间的关系。     

阵列式压电晶体谷物损失传感器有限元分析与试验

为了提高谷粒损失检测的精确度与可靠性,提出了构建压电晶体矢量传感器阵列的方案,实现参数多点实时测量。采用有限单元法对谷草撞击动力学模型进行了分析;利用ANSYS软件,根据谷粒损失传感器敏感元件的实际尺寸进行建模,计算、仿真敏感元件的振动模态,求解敏感元件谐振频率;通过分析敏感元件低阶模态的动态应变分布,确定了矢量传感器阵列中压电晶体的位置和数量,优化了阵列结构。在试验台架上进行了谷草撞击试验,使用动态信号分析仪对敏感元件的低阶振型与应变分布进行了试验测试。试验结果与理论分析结果一致,表明优化的阵列结构可用于压电晶体矢量传感器阵列的理论设计和参数修正。     

冲击式谷物流量传感器设计与性能试验

作物产量空间变异信息是实施精细农业的基础,为了获取产量信息,开发了一款新型冲击式谷物流量传感器.传感器由机械部分和电路部分组成,机械部分主要由感力板、敏感梁、底座以及传感器外壳等组成,敏感梁的上下表面贴有应变片.感力板受到谷物的冲击,从而带动敏感梁发生形变,通过应变片组成的桥式测量电路输出电信号.传感器的输出信号为电压形式.在静态试验和室内动态试验的基础上分别在河北省保定市和黑龙江省佳木斯市进行了收获小麦和水稻的田间试验,结果表明,传感器安装在合适的位置时,有着比较好的线性度,谷物产量的累积计量精度满足精细农业测产的要求.     

基于IMM UKF的冲量式测产系统研究

为适应精准农业的发展趋势,提高测产计量系统的精度,开发一套基于IMM UKF算法的冲量式测产系统。该系统由冲量传感器模块、北斗定位模块、DTU传输模块和上位机等组成。系统通过传感器模块进行信号的采集和处理,采用CAN通信方式将处理后的数据发送至上位机。上位机使用IMM UKF滤波算法对传感器上传的数据进行滤波,最终根据标定曲线得到谷物产量。通过车辆空载试验,采用IMM UKF算法与KF和UKF算法进行对比验证,结果表明IMM UKF算法的滤波效果更好,均方差为0.000 42 N。通过传感器标定试验,确定传感器的检测值与实际谷物重量的关系。通过大田测产试验,得出每个地块的产量分布图,试验结果表明该测产系统的平均误差达到3.911%。