联合收割机谷物流量检测装置和测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106856808A(43)申请公布日2017.06.20(21)申请号201510917623.X(22)申请日2015.12.11(71)申请人中国科学院沈阳自动化研究所地址110016辽宁省沈阳市南塔街114号(72)发明人胡静涛王鹤高雷白晓平张天贾岩峰(74)专利代理机构沈阳科苑专利商标代理有限公司21002代理人徐丽周秀梅(51)Int.Cl.A01D41/127(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称联合收割机谷物流量检测装置和测量方法(57)摘要本发明属于联合收割机田间产量检测技术领域，具体涉及一种联合收割机谷物流量检测装置和测量方法，检测装置安装在收割机升运器出口处，主要用于收割机在田间作业时对谷物流量进行实时检测。本装置主要由PVDF压电薄膜、承接板、调节架、固定架、电荷放大器、采集模块组成。当谷物冲击PVDF压电薄膜上时，使PVDF压电薄膜的两极产生电荷。电荷放大器将这种电荷进行放大以标准电压输出。采集模块实时采集电荷放大器输出的电压，经转换处理得到谷物流量值，并将结果以数字通信方式输出。本发明测量精度高，抗干扰能量强，实现了对谷物流量的实时检测。CN106856808ACN106856808A权利要求书1/1页1.一种联合收割机谷物流量检测装置，其特征在于，包括：传感器模块，设置于联合收割机升运器的出口处，用于将谷物冲击力转换为电荷信号；信号采集处理模块，用于根据传感器模块检测到的电荷信号计算出谷物流量；安装固定模块，用于将所述检测装置固定于升运器出口处。2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述传感器模块包括PVDF压电薄膜、阻尼材料和承载板；所述PVDF压电薄膜粘贴在阻尼材料上，用于将谷物冲击力转换为电荷信号输出；所述阻尼材料粘贴在PVDF压电薄膜和承载板之间，用于抑制振动；所述承载板与所述阻尼材料粘贴在一起，是阻尼材料和PVDF压电薄膜的固定载体。3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述阻尼材料的厚度为在所使用的环境中能够使抑制振动的效果达到最佳的厚度。4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述信号采集处理模块包括电荷放大器和采集电路；所述电荷放大器将电荷进行放大并以标准电压输出；所述采集电路以32位嵌入式处理器为核心，用于实时采集电荷放大器输出的电压，经转换处理得到谷物流量值，并将结果以数字通信方式输出。5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述安装固定模块包括调节架和固定架；所述调节架一端与承载板连接，另一端与固定架连接，用于调整检测装置的安装高度和角度；所述固定架一端通过螺栓与粮箱固定，另一端和调节架连接。6.一种联合收割机谷物流量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将谷物流量检测装置安装在收割机升运器出口处，以拦截谷物被抛出后的冲击力；S2：根据压电效应，传感器模块受力后在其极化面会产生电荷，并通过针状金属端子引出；S3：将传感器模块输出的电荷送入信号采集处理模块中的电荷放大器处理，电荷信号经电荷放大器的低通滤波以及转换后以一定幅值的电压输出；S4：信号采集处理模块中的采集电路检测电荷放大器的输出电压信号，然后根据谷物流量与电压信号的关系，计算出实际的谷物流量。7.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述根据谷物流量与电压信号的关系，计算出实际的谷物流量，具体为：q＝-0.01369v2+0.5661v-0.1147其中，q为谷物流量，v为电压信号。2CN106856808A说明书1/4页联合收割机谷物流量检测装置和测量方法技术领域[0001]本发明属于联合收割机田间产量检测技术领域，具体涉及一种联合收割机谷物流量检测装置和测量方法。背景技术[0002]田间信息的采集是精准农业技术实践过程中的首要环节，特别是作物产量信息的获取尤为重要。因为建立作物产量空间差异分布图，是实施“精准农业”的起点，它是作物生长在众多环境因素和农田生产管理措施综合影响下的结果，是实现作物生产过程中科学调控投入和制定管理决策措施的基础。谷物流量传感器是测产系统中的核心部件。目前应用的谷物流量传感器主要有四种类型：即冲量式流量传感器、射线式流量传感器、光电式流量传感器以及容积式流量传感器。[0003]光电式流量传感器测量精度受谷物在升运器内堆积分布形状的影响较大，同时探头也容易受到污染，需要经常清洗，性能不够稳定；射线式流量传感器测量精度较高，但辐射对操作人员和环境有一定的危害，使用成本较高，在一定程度上阻碍了大面积推广应用；容积式流量传感器其结构庞大，受其安装尺寸的限制，不仅安装困难，且直接受谷物密度等因素影响大。[0004]对比其它三种的谷物流量传感器，冲量式流量传感