專利名稱：一種谷物聯(lián)合收割機夾帶損失監(jiān)測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于農(nóng)業(yè)裝備田間監(jiān)測技術領域，具體涉及一種聯(lián)合收割機夾帶損失
監(jiān)測裝置。
背景技術：
聯(lián)合收割機使用要求中的一個重要原則是在保證損失最小的情況下充分發(fā)揮聯(lián) 合收割機的生產(chǎn)效率。但是任何聯(lián)合收割機在田間作業(yè)時候不可避免的會有產(chǎn)生未脫凈損 失率、夾帶損失率、清選損失率、飛濺損失率，其中排草口處產(chǎn)生的夾帶損失是聯(lián)合收割機 作業(yè)中必須控制的關鍵技術指標，直接影響聯(lián)合收割機的作業(yè)質量和生產(chǎn)效率。當前對于 聯(lián)合收割機夾帶損失的檢測，通常采用的是人工方法。作物經(jīng)收割臺切割后，由傾斜輸送器 進入脫粒滾筒內(nèi)進行脫粒，脫出物通過振動篩和風機的作用進行分離和清選，另有少量籽 粒隨碎莖稈等雜余通過排草口排出，從而產(chǎn)生夾帶損失。使用人工方法，將排草口處的排出 物包括長莖稈、籽粒、雜余、連稈帶柄籽粒收集起來進行人工清選分離后得到的籽粒稱重后 計算得到夾帶損失。這種夾帶損失的測試方法工作量大，工作強度高，耗費時間長，無法提 高聯(lián)合收割機的工作效率和作業(yè)質量。目前我國聯(lián)合收割機關于監(jiān)測夾帶損失的方法與裝 置目前尚無報道。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供了一種聯(lián)合收割機夾帶損失監(jiān)測裝置，其特征在于建立聯(lián)合收割 機脫粒分離過程中沿軸向的脫分概率曲線及數(shù)學模型，找出脫分概率曲線末端監(jiān)測的籽粒 量與夾帶損失之間的數(shù)學關系模型，通過在滾筒末端凹板下方安裝監(jiān)測傳感器來監(jiān)測末端 籽粒量，進而實現(xiàn)對夾帶損失的監(jiān)測，保證聯(lián)合收割機較好的作業(yè)質量。 本實用新型采用的技術方案是一種聯(lián)合收割機夾帶損失監(jiān)測裝置，包括依次連 接的監(jiān)測傳感器、電荷轉換放大電路、鑒頻濾波電路、整形電路、高速計數(shù)電路、單片機和高 頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；其中 監(jiān)測傳感器，設置在聯(lián)合收割機排草口前部脫粒分離裝置凹板末端，籽粒經(jīng)過沖 擊監(jiān)測傳感器產(chǎn)生電荷信號； 電荷轉換放大電路，用于將監(jiān)測傳感器產(chǎn)生電荷信號轉換放大后變?yōu)殡妷盒盘枺?鑒頻濾波電路和整形電路，用于將電壓信號經(jīng)鑒頻濾波后，進行信號整形，得到標 準脈沖信號，送入高速計數(shù)電路； 高速計數(shù)電路，用于根據(jù)接收到的標準脈沖信號進行計數(shù)，得到脫粒分離裝置末 端的籽粒流量，傳送至單片機； 單片機，用于將籽粒量由串口送入便攜式高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)； 高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于根據(jù)籽粒流量與排草口處夾帶損失之間的數(shù)學關系模 型，計算出夾帶損失量，并進行實時顯示。 上述裝置中所說的監(jiān)測傳感器的敏感材料元件可采用PVDF或壓電陶瓷，監(jiān)測傳感器安裝在聯(lián)合收割機脫粒分離裝置凹板末端下方，固定在聯(lián)合收割機機架壁上。更好的 方案是，在聯(lián)合收割機機架壁上設置調節(jié)支架，用于調整傳感器的安裝角度以及高度。 上述裝置中所說的籽粒流量與排草口處夾帶損失之間的數(shù)學關系模型，是通過橫 軸流脫粒分離臺架或縱軸流脫粒分離臺架試驗預先建立的脫粒分離裝置凹板末端籽粒流 量與排草口處夾帶損失之間的數(shù)學關系模型。 上述裝置的工作原理是建立聯(lián)合收割機脫粒分離過程中沿軸向的脫分概率曲 線及數(shù)學模型，找出脫分概率曲線末端監(jiān)測的籽粒量與夾帶損失之間的數(shù)學關系模型，存 貯于高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。工作時，籽粒沖擊監(jiān)測傳感器，產(chǎn)生電荷信號，經(jīng)電荷轉換放大 后變?yōu)殡妷盒盘?，再?jīng)鑒波濾波后進行信號整形，得到標準脈沖信號，送入高速計數(shù)電路計 數(shù)，由此得到損失的籽粒量，單片機將籽粒量由串口送入便攜式高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。高速數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)對所采集到得籽粒量經(jīng)過分析處理并且通過已建立的與夾帶損失之間的數(shù)學 模型來得到收獲過程中夾帶損失的監(jiān)測值。 本實用新型以傳感器技術與計算機技術為基礎，以科學的數(shù)學模型為指導，實現(xiàn) 了夾帶損失的監(jiān)測，從根本上改變了傳統(tǒng)的人工測試夾帶損失的方法，節(jié)約了人力、物力， 消除了夾帶損失測試的滯后性，不實時性。同時本發(fā)明有利于駕駛員在聯(lián)合收割機工作過 程中實時監(jiān)測夾帶損失的狀況，提高其工作效率，發(fā)揮聯(lián)合收割機的最大功效。

圖1是本發(fā)明的傳感器安裝位置結構示意主視圖。 圖2是本發(fā)明的傳感器安裝在橫軸流脫粒分離裝置凹板末端的結構示意左視圖。 圖3是本發(fā)明的傳感器安裝在縱軸流脫粒分離裝置凹板末端的結構示意左視圖。 圖4是傳感器監(jiān)測系統(tǒng)結構框圖。
圖中1.聯(lián)合收割機滾筒；2.凹板；3.監(jiān)測傳感器；4.安裝支架；5.排草口 。
具體實施方式
請參閱圖1、2、3，這是聯(lián)合收割機監(jiān)測傳感器的安裝位置圖，監(jiān)測傳感器3安裝在 支架4上，支架4固定在脫粒分離裝置凹板2末端下方處，監(jiān)測傳感器3可以安裝在不同的 三處位置，可以分別用來監(jiān)測不同部位的籽粒流量。 請參閱圖4，這是監(jiān)測傳感器的電路結構圖，該監(jiān)測系統(tǒng)由以下各部分組成監(jiān)測 傳感器、電荷轉換放大電路、鑒頻濾波電路、整形電路、高速計數(shù)電路、單片機、高頻數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)。 下面結合實例做進一步的闡述監(jiān)測傳感器3采用PVDF壓電薄膜作為敏感元 件，采取陣列式排布，由5個厚度50的片狀PVDF薄膜單元組成，每個單元尺寸是=20mm 100mm。當籽粒和莖稈沖擊傳感器3表面時，由于籽粒和莖稈對傳感器3表面的沖擊力不同， 所反映出的撞擊信號頻率和振幅也不相同，因此在程序中合理設置帶通濾波器的截止頻率 和鑒幅器的閾值電壓就能從紛亂的信號中提取出籽粒的撞擊信號，再由程序實現(xiàn)計數(shù)、運 算和顯示，能準確地記錄下籽粒的損失量。以圖2橫軸流脫粒分離裝置收獲水稻為例，傳 感器3安裝位置如圖1位于凹板2右側部位。當聯(lián)合收割機在田間收獲作業(yè)時，水稻經(jīng)過 脫粒分離裝置，從凹板2尾部排出的脫出混合物經(jīng)過安裝在凹板2末端下方處的監(jiān)測傳感器3采集籽粒損失信號，籽粒沖擊監(jiān)測傳感器3，產(chǎn)生電荷信號，經(jīng)電荷轉換放大后變?yōu)殡?壓信號，再經(jīng)鑒波濾波后進行信號整形，得到標準脈沖信號，送入高速計數(shù)電路計數(shù)，由此 得到損失的籽粒量，單片機將籽粒量由串口送入便攜式高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由此得到凹板2 末端脫出混合物中籽粒的流量。通過臺架試驗，在不同工作參數(shù)條件包括不同喂入量、不同 滾筒轉速、不同脫粒元件等條件下建立該處籽粒流量與夾帶損失之間的x-y函數(shù)模型即， 其中x為監(jiān)測傳感器所監(jiān)測到得籽粒量，y為夾帶損失籽粒量。因此通過傳感器監(jiān)測到得 籽粒量x，根據(jù)x-y函數(shù)模型就可以實現(xiàn)夾帶損失籽粒量y的實時監(jiān)測。該監(jiān)測傳感器安裝 角度在32° 47°范圍內(nèi)，其精度誤差為5% 8%。
權利要求一種聯(lián)合收割機夾帶損失監(jiān)測裝置，其特征在于包括依次連接的監(jiān)測傳感器、電荷轉換放大電路、鑒頻濾波電路、整形電路、高速計數(shù)電路、單片機和高頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；監(jiān)測傳感器，設置在聯(lián)合收割機排草口前部脫粒分離裝置凹板末端，籽粒經(jīng)過沖擊監(jiān)測傳感器產(chǎn)生電荷信號；電荷轉換放大電路，用于將監(jiān)測傳感器產(chǎn)生電荷信號轉換放大后變?yōu)殡妷盒盘?；鑒頻濾波電路和整形電路，用于將電壓信號經(jīng)鑒頻濾波后，進行信號整形，得到標準脈沖信號，送入高速計數(shù)電路；高速計數(shù)電路，用于根據(jù)接收到的標準脈沖信號進行計數(shù)，得到脫粒分離裝置末端的籽粒流量，傳送至單片機；單片機，用于將籽粒量由串口送入便攜式高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的聯(lián)合收割機夾帶損失監(jiān)測裝置，其特征在于所說的監(jiān)測傳 感器的敏感材料元件采用PVDF或壓電陶瓷，監(jiān)測傳感器安裝在聯(lián)合收割機脫粒分離裝置 凹板末端下方，固定在聯(lián)合收割機機架壁上。
3. 根據(jù)權利要求2所述的聯(lián)合收割機夾帶損失監(jiān)測裝置，其特征在于聯(lián)合收割機機 架壁上有調節(jié)支架。
專利摘要本實用新型為一種聯(lián)合收割機夾帶損失實時監(jiān)測裝置，主要用于實時監(jiān)測排草口處夾帶損失，以解決目前聯(lián)合收割機在收獲過程中無法監(jiān)測到夾帶損失的問題。該套監(jiān)測裝置由依次連接的監(jiān)測傳感器、電荷轉換放大電路、鑒頻濾波電路、整形電路、高速計數(shù)電路、單片機和高頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成；監(jiān)測傳感器安裝在脫粒裝置凹板末端下方，固定在收割機機架上，監(jiān)測傳感器的安裝角度和高度可以調節(jié)，通過建立該處監(jiān)測到的籽粒量與排草口處夾帶損失的數(shù)學模型，進而可以實現(xiàn)只需監(jiān)測到滾筒末端籽粒量就可以間接監(jiān)測到夾帶損失。
文檔編號G01F1/56GK201536492SQ20092023394
公開日2010年8月4日 申請日期2009年7月20日 優(yōu)先權日2009年7月20日
發(fā)明者徐嬌嬌, 徐立章, 李耀明 申請人:江蘇大學