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。     

双板差分冲量式谷物流量传感器性能试验

对双板差分冲量式谷物流量传感器的静态受力特性进行检测,结果表明传感器的输出信号与静态力作用点的位置无关,即传感器的线性度满足使用要求.室内标定试验和田间测产试验得到谷物流量在0～2.0 kg/s范围内信号与传感器输出电压信号的关系和标定系数K.田间水稻测产试验检测测产精度误差小于3.8%.     

双板差分冲量式谷物流量传感器设

设计了一种双板冲量式谷物流量传感器及其差分消振电路,以消除车身振动对测产精度的影响.振动试验表明,在没有谷物输入时联合收获机车身振动导致前后2个检测板产生的2个振动信号是一对共模信号,可通过电路差分的方法消除;差分后传感器的输出电压的信噪比由2.5dB提高到62dB.在零喂入量情况下,振动产生的零点误差小于0.01g/s;在联合收获机正常作业的喂入量范围内(0.5～2kg/s),实验室测量误差小于3%.田间实际测量误差不大于5%.     

双板差分冲量式谷物流量传感器性能试验

对双板差分冲量式谷物流量传感器的静态受力特性进行检测,结果表明传感器的输出信号与静态力作用点的位置无关,即传感器的线性度满足使用要求。室内标定试验和田间测产试验得到谷物流量在0～2.0kg/s范围内信号与传感器输出电压信号的关系和标定系数K。田间水稻测产试验检测测产精度误差小于     

联合收割机谷物流量传感器研究进展

农业机械智能化是现代农机发展的重要方向之一。传感器是农业机械智能化的关键元器件。在介绍精准农业中使用广泛的联合收割机谷物流量传感器国内外最新研究进展的基础上,总结分析当前各类谷物流量传感器存在的问题,指出谷物流量传感器的发展趋势。      

冲量式谷物流量传感器性能实验研究

介绍了现有谷物流量传感器的种类、测产系统中所使用的冲量式流量传感器的基本结构和工作原理,对在升运器实验台上安装导流板和未安装导流板冲击式谷物流量传感器的输出信号值进行了比较分析,实验表明安装导流板后,传感器输出电压信号值平均提高30％左右,明显提高了传感器输出信号强度。     

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。      

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%。     

联合收割机谷物流量测试装置和性能研究

随着现代化农场管理和农业生产的需要,提出了在作业中的联合收割机上监测谷物流量的要求。本文阐述了一种应用红外光电传感器和微电子技术在联合收割机谷粒升运器上进行谷物流量监测的原理和方法,分析了试验数据,进一步探讨了开发适合联合收割机使用的谷物流量仪的可行性。     

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。     

籽粒损失监测传感器敏感板局部约束阻尼设计

分析了籽粒损失监测传感器敏感板的响应与系统阻尼比的关系,提出了通过在敏感板敷设约束阻尼层增加振动系统阻尼比来快速衰减敏感板谐波振动的方法。通过对不同阻尼损耗因子敏感板进行籽粒碰撞响应试验,优选了敏感板的材料和结构形式,在此基础上运用ANSYS软件对敏感板进行了模态分析,确定了约束阻尼层在敏感板上的最佳敷设位置。籽粒碰撞响应试验结果表明,敏感板局部约束阻尼处理后,籽粒碰撞信号波形衰减至1.5 V所用时间由10 ms缩短到3 ms左右,大大提高了籽粒损失监测传感器的检测频率。     

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.     

谷粒冲击压电力敏元件数值模拟与试验

设计了一种冲量式谷物质量流量压电传感器.应用显式动力学软件LS-DYNA建立了谷粒-力敏元件冲击有限单元模型,数值模拟了谷粒冲击力敏元件的过程,研究了力敏元件材料对冲击过程的影响.应用LabView软件和高性能压电陶瓷,开发了谷粒冲击力敏元件的物理样机试验系统,对数值模拟结果进行了检验.数值模拟和试验研究的结果表明:在1Cr18Ni9、聚丙烯和陶瓷(Si3N4)3种力敏材料中,陶瓷(Si3N4)是首选;在测试系统中应用所述压电陶瓷,无须前置放大器即可以满足谷物质量流量测试要求,极大地简化测量电路,提高测量精度,降低测试成本.     

基于振动模态分析的籽粒检测传感器结构优化设计

为了分析传感器结构对籽粒冲击响应信号的影响,建立了籽粒检测传感器的三维结构模型,利用SolidWorks分析了传感器的振动模态。结果表明：传感器的上层面板的结构尺寸是影响传感器振动特性的主要因素,随着面板宽度b的增加,相对变形率γ首先迅速减小;随着b的进一步增加,γ逐渐减小至恒定值,固有频率f则单调增大;增加面板厚度h,固有频率f和相对变形率γ均呈单调增加趋势。将传感器安装到联合收获机振动筛尾部支架上进行清选损失检测试验。结果表明,传感器能够在振动干扰中识别籽粒冲击信号,当b＝30mm时,籽粒冲击响应时间小于2ms,远小于b＝120mm时的籽粒冲击响应时间。     

联合收获机籽粒损失监测传感器性能标定试验

设计了由升降平台、升降驱动装置、给料装置、传感器安装平台等构成的籽粒损失监测传感器标定试验台;选取饱满小麦籽粒、不饱满小麦籽粒和不同长度茎秆等物料运用标定试验台对籽粒损失监测传感器在不同安装高度及不同安装角度情况下进行实验室内标定.室内试验表明,针对含水率不同的小麦样品籽粒损失监测传感器的测量误差能限制在4.8％以内;根据室内试验标定结果确定了籽粒损失监测传感器在监测夹带损失时的安装位置,田间试验表明,夹带损失最大监测误差为3.40％.     

无速度传感器音圈式快速刀具的阻尼闭环控制

针对音圈式快速刀具阻尼较小、超调较大的开环特性,经典控制采用速度环和位置环双闭环反馈控制,但速度传感器增加了系统的复杂度,且易带来附加噪声.基于二阶积分器串联系统的最速控制方法,提出了采用最速过渡环节调节输入或控制信号阻尼,进而改善无速度传感器的输出阻尼前馈控制方法,设计了相应闭环控制方案,在DSP控制平台上进行刀具动态性能测试,并进行了球形透镜阵列的加工实验.实验结果表明:所提出的控制方法能有效改善快速刀具的阻尼特性,刀具方波响应超调约4％,上升时间仅为3 ms,所加工球透镜阵列具有良好的面形精度及表面粗糙度,PV值约为0.228λ,表面粗糙度Ra小于15 nm.