沖量式谷物流量傳感器研究.pdf

1、本課題來源于863計劃課題“精準農(nóng)業(yè)機械裝備技術開發(fā)與應用”的子項目“水稻收獲機械智能測產(chǎn)系統(tǒng)的研究開發(fā)”。 精準農(nóng)業(yè)作為一種以信息技術為基礎的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理理念已經(jīng)在世界各地被人們所認可。它根據(jù)作物產(chǎn)量空間分布的不均勻性和作物生長環(huán)境的差異性，綜合運用3S和智能農(nóng)機裝備技術，進行定量決策、變量投入并定位實施。充分體現(xiàn)了因地制宜、科學管理的思想理念，對于最大限度挖掘耕地生產(chǎn)潛力、實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素高效利用和保護農(nóng)田生態(tài)環(huán)境具有重大意

2、義，成為當今世界最具有競爭力的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展前沿。對精準農(nóng)業(yè)技術體系來說，收獲是終點、也是起點。通過在收割過程中實時獲取產(chǎn)量數(shù)據(jù)，可以對下一季耕作的播種、灌溉、施肥等進行優(yōu)化決策，以期取得更好的效果。產(chǎn)量信息的空間差異既是進行農(nóng)業(yè)決策的重要依據(jù)，也是決策產(chǎn)生的最終收益的直接體現(xiàn)。產(chǎn)量的測定通過收割機智能測產(chǎn)系統(tǒng)來實現(xiàn)，其核心裝置就是產(chǎn)量傳感器。 本課題是以獲得谷物產(chǎn)量信息為目標，通過對沖量式谷物流量傳感器的設計和彈性元件動態(tài)響應特

3、性的分析研究，提出了基于主動消振原理的振動抑制方案，并設計了基于低頻干擾自適應濾波限制的信號處理算法，從而實現(xiàn)了強振動背景下產(chǎn)量信號的有效提取。論文還針對產(chǎn)量信號本地處理需求，基于DSP嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)了前端信號處理和傳輸?shù)臄?shù)字化，為簡化測產(chǎn)系統(tǒng)控制器的設計開發(fā)、降低系統(tǒng)成本提供了良好的軟硬件支撐。同時，為實現(xiàn)傳感器的標定和信號校準，專門設計開發(fā)了重力沖擊式谷物測產(chǎn)系統(tǒng)標定試驗臺，一方面驗證了傳感器信號處理算法的可行性，另一方面也為未來進

4、一步提升傳感器性能研究提供了基礎平臺。 論文共分為六個部分，其中第一部分主要介紹了本課題的背景、國內外研究現(xiàn)狀及研究目的、意義等。第二部分對系統(tǒng)整體方案和體系進行了介紹，包括沖量式傳感器的原理及系統(tǒng)構成及其實現(xiàn)等。第三部分主要對沖量式傳感器進行了設計分析，通過有限元分析計算，優(yōu)化選擇設計了合理的傳感器彈性元件結構尺寸；研究了基于主動消振措施的傳感器響應特性。第四部分主要對產(chǎn)量信號處理進行了算法研究，包括濾波，動態(tài)補償，陷波抑制，