谷物在线水分传感器的研究

在利用干燥机进行长时间、高降水率谷物干燥过程中,如何进行不同环境条件下、不同谷物含水率的精确在线测量,对于及时和准确地调整干燥机的工作状态、实现谷物合理干燥和粮食储藏具有重要意义。为此,以谷物含水率测量为核心,对常用的含水率测量原理和方法进行归纳和总结,并结合我国谷物干燥条件和传感器的发展趋势,指出我国谷物含水率测量传感器未来应向高精度、大测量范围、自动化、微型化、多功能化及智能化方向发展。     

基于激光对射阵列的谷物流量监测装置研究

针对联合收获机刮板式输粮装置内谷物分布不均、流量难以准确测量的问题,开展了刮板式输粮的联合收获机谷物流量监测方法研究,设计了基于激光对射阵列的谷物流量监测装置,主要由激光对射阵列、升运器转速传感器、数据处理模块和谷物流量计量显示终端组成。当升运器刮板输送谷物经过激光对射阵列时,会阻断激光发射器发出的红外光线,激光接收器由于无法接收到红外光信号,输出信号发生变化,通过定时采集激光接收器输出信号变化可获取谷物分布信息;同时,升运器转速传感器输出转速信号,谷物流量数据处理模块将采集到的升运器转速信号和激光对射阵列信号经滤波、整形后,与人工测定的谷物容重信息送至谷物流量计量软件系统,以分层积分法处理后,将谷物流量、谷物容重和升运器转速实时显示在终端上。为了验证基于激光对射阵列原理的谷物流量监测装置性能,选择含水率为14.7%的南梗5055号水稻,开展了室内台架试验。结果表明:谷物含水率相同的情况下,基于激光对射阵列原理的谷物流量监测装置室内台架试验测量结果相对误差≤3.00%,为田间谷物流量在线监测提供了技术基础。     

基于休止角的粮食含水率测量方法的可行性研究

提出了一种基于休止角测量粮食含水率的方法。在特制的试验装置上,对玉米与水稻进行休止角及其含水率的相关性试验,通过分析得出:谷物休止角与其含水率具有显著的对应关系,即谷物休止角随其含水率的增加而增大,且一定含水率区间下,呈现显著的线性特性;同时,得出并验证了4种谷物水分线性预测模型;研究了粮食温度对休止角的影响。这种测量含水率的方法具有简便和易行的特点,为谷物水分测试提供了一种新的途径。     

基于DSP的谷物含水率在线测量方法

提出一种基于DSP的谷物含水率测量方法.谷物通过自身重力导入到测试腔内,由MCU和DSP为核心器件构成的测试系统对谷物含水率进行测量、存储,并通过LCD显示.经过测量的谷物,通过螺旋输送器排出,进行下一步测量.系统通过DS18S20温度传感器对谷物温度进行测量,并对温度予以补偿.该方法可使谷物含水率测量误差低于1%,优于常规测量方法.     

谷物含水率在线测试系统的研究

从理论上分析了利用电容法进行谷物含水率测量时，所测电容量与其影响因素之间的定量关系，研制成功了一种不受谷物堆积密度变化影响的谷物含水率在线测试系统，并利用该系统对小麦、玉米做了研究试验，建立了测量频率与谷物含水率之间的数学关系模型。试验数据表明：与标准烘箱法相比，该系统的最大测量误差小于０．７０％。此系统为谷物含水率在线测试提供了可行方法。     

科氏力谷物流量传感器的研究

通过比较市场上应用的几种谷物流量传感器的优缺点,利用科氏力原理,分析谷物流量与科氏力力矩之间的关系,研究出一种旋转圆盘式谷物流量传感器.同时,简述了其系统构成、工作原理及信号接收系统.实践证明:该流量传感器具有测量精度高、使用方便等特点,具有一定的应用价值.     

谷物产量智能测产监测器的设计与试验

设计了一种谷物产量智能监测器,它由自主研制的GSM-1型单板冲量式谷物流量传感器、谷物产量采集器和谷物产量监视器组成。在谷物流量传感器试验台上进行了谷物产量实时监测的试验以及谷物产量采集器和监视器的通讯试验。实验结果表明,该装置无线接收性能稳定,试验台产量测量误差≤5.4%。     

基于近红外光电效应的联合收获机谷物厚度测量方法

谷物在刮板升运器中的堆积状态是影响光电式流量测量精度的重要因素。为了提高联合收获机容积式谷物流量传感器的测量精度,开展了基于近红外光电效应的谷物厚度测量方法及其传感器的研究。通过激光发射器生成850～980 nm的近红外光,采用硅光电池接收透射谷物的红外光线,根据光强的变化获取谷物的厚度。设计了以T型反馈网络为核心的I/V转换处理电路,根据试验测量的输出电压与谷物厚度的变化关系,拟合建立了Gaussian函数方程,分析了激光发射器功率、红外线波长对不同品种水稻厚度测量性能的影响。结果表明:当红外线波长为940 nm时,回归方程的拟合精度最高,水稻厚度测量误差小于0. 5 mm;随着激光发射器功率的增加,水稻厚度测量量程随之增大,当功率为500 m W时,谷物厚度的有效测量距离约为50 mm;红外线的穿透能力随着波长的增加而增强,随着籽粒含水率的降低而减弱。提出的谷物厚度测量方法可以提高容积式谷物流量测量精度。     

谷物含水率测量技术研究进展

含水率检测技术在谷物的收获和加工环节具有关键作用.按检测方式对含水率测量方法进行分类,对含水率检测的参考标准进行梳理.着重阐述不同频率下利用介电特性测量含水率的方法,此外介绍了不同频率下传感器的研究进展,分析介电特性测量方法的误差来源并介绍误差修正的相关模型.通过对不同的含水率测量方法的介绍和对比,分析谷物含水率测量装...     

主动屏蔽式平面探头水分在线传感器研究

设计了一种主动屏蔽的平面探头水分在线电容传感器.硬件方面设计了主动屏蔽式极板,从敏感区域聚集电场,减小了杂散电容对传感器测量精度的影响;平面探头及其传感器振荡电路避免了屏蔽极板对驱动极板的影响.有限元法分析表明,主动屏蔽极板的采用提高了传感器测量精度和灵敏度.软件方面由谷物含水率测量试验装置进行了一系列试验,实现了测试水分时温度自动补偿,其含水率测试的相对误差由传统传感器的5%降低到1%. 鉴定结果表明,此谷物含水率传感器相对误差在±1%范围内,含水率测量范围6%～36%,适用温度范围-10～80℃,基本克服了传统国产电容水分传感器精度低、温度影响大、安装困难等缺点.     

5TYS280玉米脱粒清选试验台的设计研究

我国夏播玉米主要集中在黄淮海地区,其生长期短、收获时籽粒含水率高,直接脱粒收获易造成籽粒破碎,脱净率与籽粒破碎率和含杂率之间的矛盾,作业质量较难保证。目前,针对高含水率玉米脱粒清选装置的系统理论与试验研究均较少,因此设计开发了一种玉米脱粒清选试验台。其主要由机架、脱粒分离装置、清选装置、输送装置、电机控制及转速数据采集系统等部件组成。以籽粒破碎率和含杂率为评价指标,通过调整滚筒转速、滚筒倾角、凹板间隙、筛网倾角、曲轴转速及风机转速等关键因素水平,进行单因素多水平试验及多因素多水平正交试验,确定高含水率玉米脱粒清选装置的最佳参数组合,为玉米籽粒收获机脱粒清选部件设计、改进及参数选择提供依据。     

切轴流双滚筒玉米脱粒试验台设计与试验

黄淮海地区玉米籽粒机收一直受制于收获时籽粒含水率偏高等因素的影响,导致收获后籽粒破损严重,直接影响经济效益,而如何实现玉米籽粒高含水率情况下的低损失收获是目前的发展方向.为此,结合4 YL-4/5型联合收获机,设计了一种切轴流双滚筒玉米脱粒分离装置,不仅可用于玉米籽粒收获,也可调整部分技术参数,来完成小麦等农作物的收获...     

基于LVDS传输线延时检测技术的土壤含水率传感器

为实现土壤含水率的快速准确监测,设计了一种基于LVDS差分传输线延时检测技术的土壤含水率传感器。该传感器将高频振荡信号分路为两通道LVDS差分信号,一个通道用于测试土壤含水率,另一个通道用于提供参考信号。由于土壤中水分的变化改变土壤介电常数,从而导致测试通道LVDS差分总线上信号传输延时的变化,则传感器检测该通道信号的传输延时就可以确定土壤含水率。为了获得LVDS总线设计线宽和线间距的最优值,以LVDS总线阻抗值均方误差最小化为目标,构建了线宽和线间距的最优化计算模型,并通过遗传算法求解出了最优线宽为0.178 9 mm和最优线间距为0.223 8 mm。试验表明,根据该参数设计的传感器在50 MHz频率时,对体积含水率8.31%以上的砖红壤土和黄壤土的预测模型为线性模型,决定系数R2为0.964 2,绝对预测误差在2.45%以内。     

基于占空比测量的谷物联合收获机产量监测系统研究

针对谷物联合收获机产量监测系统成本高、结构复杂和稳定性较低的问题,设计了基于占空比测量的谷物联合收获机产量监测系统,由对射式光电传感器、GPS模块、数据处理单元、数据存储单元和可视化单元组成。系统工作时,通过对射式光电传感器监测刮板上谷物遮挡与不遮挡两种电压信号,通过软件系统处理信号中高度对应的占空比,利用占空比与产量计量模型的关系获得产量数据,并连同系统的绝对时间、GPS数据存储到系统中。通过EDEM仿真和理论模型分析,推导了占空比测量值与谷物质量的正比例关系。利用台架试验对占空比测量值与谷物质量进行了全局模型和局部模型拟合,决定系数R²均不小于0.988。随后通过台架试验对全局模型和局部模型进行模型分析,台架试验结果表明,虽然局部模型可能对固定转速下的测量数据更优,但全局模型更具有通用性。随着系统测量数据的增加,相对误差逐步减小。田间试验中对系统测量的异常信号进行了统计和分析,为了减少异常信号对测产误差的影响,对系统测量值与实际产量进行了标定。田间试验结果表明,产量监测系统测产最大相对误差为3.83%,平均相对误差为0.40%,系统整体误差和误差波动均较小。     

小区测产系统设计

设计了一种快速、便捷的小区测产系统,包括结构设计和软件控制两部分。系统结构部分采用旋转桶与铜箔相结合成测量桶的方式,软件控制部分采用STM32F103RCT6单片机为控制核心。所设计的含水率测量装置采用电容式水分传感器,将两片薄铜箔作为测量电极分别镶嵌到测量桶桶身和中轴预留的槽间隙中,电容式水分传感器与卸料桶相结合,既能实现测产系统含水率的测量,又能将粮箱中样品作物卸出,是一种新型的电容式水分传感器结构。所设计的测产系统能够“一键式”完成对物料样品质量、水分、容重、单位产量数据的采集和存贮,可以多次测量物料水分等信息,并通过USB接口和蓝牙实现信息的导出方便信息的获取和整理,实现了育种的高效、快捷,提高了工作效率。     

打结器连续打结试验方法与疲劳试验台设计

针对国内缺乏打结器连续打结的性能测试与疲劳试验系统,模拟方捆机捆草作业过程,提出了一种打结器连续打结试验方法与疲劳试验台设计方案。通过设计可模拟草捆回弹特性的拉绳装置使其在水平面按矩形轨迹拉绳,在绳针送绳动作配合下在垂直面形成矩形绳环,使受测试的打结器完成打结。试验台循环实现拉绳-送绳-打结动作,同时测试打结过程中的捆绳张力、主轴转矩和主轴转角。按此方案在Solidworks下建立了试验台机械系统三维模型,并对关键部件进行选型。构建了试验台参数测量与运动控制系统,基于拉绳-送绳-打结动作逻辑设计了试验台控制流程,采用Lab VIEW图形化编程语言编写了测试与控制程序。打结器疲劳试验台的运行试验结果表明,该试验台机械系统与测控系统运行可靠,连续打结效率为3个/min,可为打结器研发及短时疲劳寿命考核提供试验平台。     

台架负载模拟控制方法研究

动态载荷负载模拟是室内台架测试的核心技术之一,也是评估试验台架综合性能重要途径。针对某一混动式汽车台架,以型号为C8051F120单片机所能达到的转速脉冲信号的测频精度为基础开展动态加载技术研究。在Matlab/Simulink中建立整车传动系动力学模型和台架系统模型;设计逆向模型控制的负载模拟方案和PI自适应卡尔曼滤波算法,并搭建相应的控制器模型来分析不同采样频率和测频精度对负载模拟的影响。仿真结果表明：低速段在采样频率100 Hz、测频精度0.001%未滤波下,电机最大加载扭矩误差为10%;高速段在采样频率100 Hz、测频精度0.001%滤波下,系统响应时间0.11 s,电机加载扭矩误差15%;加载系统能够平稳运行且可以达到动态加载目的,验证负载模拟算法的正确性。在得到正确的仿真结果后可轻松实现代码生成,从而为台架硬件在环试验提供参考。     

中小型高温高压核主泵试验台设计

为了确保核主泵出厂前的安全性和功能性,验证核主泵各项性能,通过高温高压核主泵试验台的设计研究,介绍了试验台的组成、功能、安全设计等.开展了基于模型试验台结构的固有振动特性分析.研究发现,试验泵转动频率50 Hz附近的固有频率均位于离试验泵支撑较远的位置,对试验泵的运行不会产生影响;通过分析流致振动对试验台及核主泵的影响获得加固措施.试验台的设计考虑了回路升温时的热应力和位移,一方面保证核主泵在试验台上稳定运行,另一方面确保了回路系统冷、热交变和瞬态运行工况下试验台的安全.经测量,建造完成后的试验台回路在热应力的驱使下,均朝预期方向发生了相应位移,位移量与理论计算基本一致.介绍了试验台脆性断裂失效、韧性断裂失效、接头泄漏失效、弹性或塑性失稳、均匀腐蚀失效等几种主要失效模式及相应预防措施.通过该试验台完成了小型反应堆核主泵相关的验证性试验.采用的设计技术和实施内容可以指导高温试验台的设计和建造,在工程和学术方面具有一定的参考价值.     

干燥过程中谷物水分在线测量系统

讨论了以由谷物含水量 (介质介电常数 ε)变化引起电容式传感器振荡频率的变化来测量谷物水分的方法。采用同心圆式电容传感器对谷物干燥设备进行在线水分测量及控制 ,建立了定流量条件下谷物水分同电容传感器振荡频率、谷物温度相关的数学模型