水田土壤剪切強(qiáng)度測量儀的設(shè)計與試驗.pdf

1、水田在我國耕地中占有很大比例，對我國的糧食生產(chǎn)起著舉足輕重的作用。在水田耕整、播種、管理以及收獲技術(shù)的研究中，研究者發(fā)現(xiàn)水田土壤的物理機(jī)械特性對于農(nóng)機(jī)裝備的設(shè)計以及性能產(chǎn)生顯著影響，尤其在土壤耕整機(jī)械和農(nóng)用車輛的行走機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計以及整機(jī)功耗計算方面都需要獲取土壤的一項重要參數(shù)——剪切強(qiáng)度。在此背景下，開展實時快速測量水田土壤剪切強(qiáng)度的便攜式儀器研究顯得十分必要。圍繞上述主題，本文開展了如下研究：
　?。?）進(jìn)行了水田土壤剪切強(qiáng)度測

2、量儀結(jié)構(gòu)設(shè)計。在參考大量國內(nèi)外文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，基于轉(zhuǎn)角測量原理和差動測量原理以及采用十字板旋轉(zhuǎn)剪切土壤以測定土壤剪切強(qiáng)度的測量方式，設(shè)計了一種水田土壤剪切強(qiáng)度測量儀。該測量儀采用三種規(guī)格（60mm×30mm×2mm、80mm×40mm×2mm和100mm×50mm×2mm）的十字剪切板對100mm~200mm深度處土壤剪切強(qiáng)度進(jìn)行快速測量。
　?。?）進(jìn)行了測量系統(tǒng)設(shè)計?；诔凸腗SP430單片機(jī)控制技術(shù)設(shè)計了一套剪切扭矩測

3、量系統(tǒng)。該系統(tǒng)由電源分壓模塊、電機(jī)調(diào)速換向模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊組成。電源分壓模塊將12V的直流電源降壓后為減速電機(jī)、單片機(jī)控制系統(tǒng)和霍爾轉(zhuǎn)速傳感器供電；基于PWM脈寬調(diào)制技術(shù)設(shè)計了電機(jī)調(diào)速換向模塊，實現(xiàn)了減速電機(jī)的啟、停及無極調(diào)速功能；基于霍爾轉(zhuǎn)速傳感器設(shè)計了數(shù)據(jù)采集模塊，實現(xiàn)了信號齒輪轉(zhuǎn)速脈沖的采集與傳輸，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力；基于12864LCD液晶顯示屏設(shè)計的數(shù)據(jù)顯示模塊可對系統(tǒng)處理后的扭矩信號實時顯示。
　　

4、（3）進(jìn)行了水田土壤剪切強(qiáng)度測量儀扭矩測試系統(tǒng)校準(zhǔn)試驗。為檢測該水田土壤剪切強(qiáng)度測量儀的性能，進(jìn)行了扭矩測試系統(tǒng)的校準(zhǔn)試驗。以彈性軸轉(zhuǎn)速以及砝碼質(zhì)量為影響因素開展了扭矩測量試驗，并進(jìn)行了不同砝碼質(zhì)量下彈性軸轉(zhuǎn)速對扭矩測量值影響的單因素方差分析，以及不同轉(zhuǎn)速條件下砝碼質(zhì)量對扭矩測量值影響的線性回歸分析。方差分析表明轉(zhuǎn)速對扭矩測量的影響不顯著，線性回歸分析得出了不同轉(zhuǎn)速下的回歸方程，將線性回歸方程與理論扭矩函數(shù)做了對比，根據(jù)對比情況對回歸方