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(zhǔn)農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用”的子項目“水稻收獲機(jī)械智能測產(chǎn)系統(tǒng)的研究開發(fā)”。 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)作為一種以信息技術(shù)為基礎(chǔ)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(rèn)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(yùn)用3S和智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)，進(jìn)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(xué)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(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境具有重大意

2、義，成為當(dāng)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(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)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(jìn)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(jìn)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(jī)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(biāo)，通過對沖量式谷物流量傳感器的設(shè)計和彈性元件動態(tài)響應(yīng)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(shè)計了基于低頻干擾自適應(yīng)濾波限制的信號處理算法，從而實現(xiàn)了強(qiáng)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(shè)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(biāo)定和信號校準(zhǔn)，專門設(shè)計開發(fā)了重力沖擊式谷物測產(chǎn)系統(tǒng)標(biāo)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(jìn)

4、一步提升傳感器性能研究提供了基礎(chǔ)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(nèi)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(jìn)行了介紹，包括沖量式傳感器的原理及系統(tǒng)構(gòu)成及其實現(xiàn)等。第三部分主要對沖量式傳感器進(jìn)行了設(shè)計分析，通過有限元分析計算，優(yōu)化選擇設(shè)計了合理的傳感器彈性元件結(jié)構(gòu)尺寸；研究了基于主動消振措施的傳感器響應(yīng)特性。第四部分主要對產(chǎn)量信號處理進(jìn)行了算法研究，包括濾波，動態(tài)補(bǔ)償，陷波抑制，