本发明专利技术公开了一种电容式小麦收获产量实时测量方法及装置，属于粮食测产技术领域。该方法通过对小麦流速及流量的处理和计算，获得小麦的收获产量。该装置包括两个平行极板1和2、一个输送管3、一个电子测量仪5。平行极板1和2具有检测电容变化功能。输送管3在收获小麦时使小麦能够流通本装置。电子测量仪5具有数据处理分析、存储、人机交互和数据显示功能。该方法和装置能够大幅降低运算量、简化测量步骤与设备，测量过程中可实时显示测量流速、流量和产量的数据，提高了小麦产量的测量精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于粮食测产
，特别涉及一种电容式收获产量实时测量方法及装 置。
技术介绍
粮食是人类生存的基本必需品，保障粮食产量安全事关国计民生。由于小麦产量 集中反映了田地土壤墒情、种肥使用、气象条件以及病虫害等因素对产量的影响，实现小麦 收获产量实时测量将能够获取农田不同区域的产量差异信息并进行综合分析，为后续的小 麦收获决策提供理论依据，有利于提高小麦产量，对保障国家粮食安全具有重要意义。 近年来，随着科学技术的进步与发展，采用现代电子技术应用于粮食收获产量实 时测量成为粮食测产技术的发展方向与趋势。具体来说，常用的电子测产方法有：动量式、 光电式、容积式和电容式等。动量式测产方法基于动量定理，运动中的粮食流与装有传感器 的感应板撞击时会产生一个与粮食质量相关的动量变化，当连续测量粮食流撞击感应板后 其动量的变化即可实时测量粮食积累的产量，但本方法受限于对撞击动量的精准测量，容 易受到收获机速度和机器震动而产生较大误差。光电式测产方法采用当粮食流通过对射式 光电开关之间时，阻碍光电开关之间的正常接收而产生了一个脉冲信号，根据挡光时间来 测量粮食产量，本方法由于采用光电传感器易受田间尘土污染等复杂的田间工况影响，降 低测量精度。容积式测产方法依托于收获机械装置，先将粮食流喂入叶轮，当粮食高度达到 并触发叶轮上方探测传感器，驱动叶轮旋转将粮食倒入下一个出口，根据叶轮容积和旋转 次数计算测定粮食产量，此方法需要对原有收获机进行局部改造，成本高、安装调试困难。 电容式测产方法基于电容传感器，利用粮食流通过电容传感器时介电常数产生变化导致电 容变化，根据电容变化与粮食流量的关系测定粮食产量，本方法结构简单、动态响应好、灵 敏度高，但目前国内学者在利用电容法计算电容与粮食流量关系时多采用互相关函数、互 相关峰值插值修正以及快速傅立叶变换等高等数学方法，极为繁杂且运算量大。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、准确快速且易于使用 的小麦收获产量实时测量方法及装置，利用小麦流量值与平行极板电容值和小麦流速的数 学模型，实现小麦收获产量快速、准确的实时测量。 本专利技术的电容式小麦收获产量实时测量方法包括以下步骤： a、 选取介电常数和密度均已知的一批粮小麦样品作为样本； b、 通过本专利技术装置中的电子测量仪提取两个平行极板的初始电容值作为采集脉冲信 号的基准值； c、 将样本从本专利技术装置的小麦输送管进料口输入后，样本经过第一个平行极板时会造 成其电容发生变化，产生一个电容脉冲信号并被电子测量仪采集； d、 由于两个平行极板完全一样，样本当经过第二个平行极板时会产生一个相同的电容 脉冲信号并被采集，并从小麦输送管出料口输出； e、本专利技术装置的电子测量仪根据平行极板电容、样本流速与流量的数学关系，通过所 采集到的两个电容脉冲信号数据运算出样本流量，进而计算出测量样本的产量。 上述方法中关于样本流量与产量的计算方法如下： (1) 平行极板的初始电容值(2) 样本通过平行极板因介电常数变化导致电容变化为(3) 样本通过平行极板的流量值即得到样本流量与 平行极板电容和样本流速的数学关系； (4) 测量样本的产量值通过电子测量仪检测电容与 流速即可间接运算样本的产量值； 其中^。为真空介电常数，e为已知相对介电常数，P为已知样本密度，S1为极板面积，J为 极板间距，^为样本流速，r为测量时间。关于样本流速的实现算法如下： (1) 样本经过第一个平行极板时产生一个脉冲信号并被电子测量仪采集，开始记录时 间； (2) 当电子测量仪采集到第二个相同的脉冲信号时，停止记录时间，采集两个相同脉冲 信号的间隔时间为f; (3) 电子测量仪自动计算样本流速其中￡为两个平行极板中心点距离。 本专利技术还公开了一种电容式小麦收获产量实时测量装置，该装置包括一个小麦输 送管、两个完全一样的平行极板、一个电子测量仪。工作时，小麦输送管进料口喂入小麦，出 料口流出小麦；平行极板测量极板间因小麦通过造成的电容变化；电子测量仪具有数据分 析、显示和人机交互的功能。 所述小麦输送管设计为半圆柱体空心结构。 所述两个完全一样的平行极板采用上下设计，横向对齐且相隔一段距离内置于小 麦输送管内。 所述电子测量仪包括电子测量仪盒和测量工作电路； 所述电子测量仪盒固定安装在小麦输送管圆柱剖面处，采用上下两层配合设计，布置 预留一个电源开/关键接口、一个密度选择键接口、一个开始工作键接口、一个液晶显示屏 接口、一个锂电池充电接口，仪器盒内预留电源安装空间； 所述测量工作电路安装在电子测量仪盒内部，以单片机为控制核心，包括电容信号处 理模块、模/数转换模块、键盘输入模块、液晶显示模块、程序下载模块和可充电锂电池电 源丰吴块； 所述单片机控制核心主要包括复位电路、晶振电路保证单片机正常工作，实现控制各 模块工作和运算电容与流量的数学关系； 所述电容信号处理模块使用电容转电压电路，提取平行极板的电容值，将其直接转换 为易于直接测量的电压值； 所述模/数转换模块将输出与被测电容线性相关的直流电压模拟信号，经模/数转换 为数字信号后送至单片机处理，便于单片机用于计算； 所述键盘输入模块实现功能的选择输入，包括一个电源开/关键、一个密度选择键、一 个开始工作键； 所述液晶显示模块采用字符型显示装置，用于显示电容值、小麦流量值和产量值，完成 测量数据的显示输出； 所述程序下载模块实现对单片机的控制编程功能； 所述可充电锂电池电源模块供应装置整体用电，并能够循环充电实现降低电池成本功 能； 所述两个完全一样的平行极板与电容信号处理模块连接；所述电容信号处理模块与模 /数转换模块连接；所述模/数转换模块与单片机控制核心连接；所述键盘输入模块与单片 机控制核心连接；所述液晶显示模块与单片机控制核心连接；所述程序下载模块与单片机 控制核心连接；所述可充电锂电池电源模块与测量工作电路连接。 本专利技术的电容式小麦收获产量实时测量方法及装置提供了一种简化、准确的电容 式小麦产量计算方法和用于小麦收获产量测量的装置，此装置主要由传感器和相应的模块 组成，结构简单、成本低廉，易于实现。用此方法与装置进行小麦收获产量的实时测量，电子 测量仪一体化完成数据处理与运算，能够大幅降低运算量、简化测量步骤与设备，测量过程 中可实时显示测量流速、流量和产量的数据，提高小麦产量的测量精度。【附图说明】 图1是本专利技术系统工作示意图； 图2是本专利技术系统测量算法实现流程图； 图3是本专利技术装置的结构外观图； 图4是本专利技术测量工作电路总体结构框图。【具体实施方式】 下面当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电容式小麦收获产量实时测量方法，其特征在于，按照如下步骤进行：a、选取介电常数和密度均已知的一批小麦样品作为样本；b、通过本专利技术装置中的电子测量仪提取两个平行极板的初始电容值作为采集信号基准值，按照如下公式：自动计算得到初始电容值，其中真空介电常数为固定值、极板面积和极板间距为预设值；c、将小麦样本从本专利技术装置的小麦输送管进料口输入后，样本经过第一个平行极板时会造成其电容发生变化，产生一个脉冲信号并被电子测量仪采集，按照如下公式：自动计算得到变化后的电容值，其中相对介电常数为真空与被测样本的复合介电常数；d、由于两个平行极板完全一样，当样本经过第二个平行极板时会产生一个相同的脉冲信号并被采集，并从小麦输送管出料口输出；e、本专利技术装置的电子测量仪根据平行极板电容、样本流速与流量的数学关系，具体按照如下两个公式：通过所采集到的两个脉冲信号数据运算出样本流量，进而计算出测量样本的产量值。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，王川，王丽伟，
申请(专利权)人：安徽省农业科学院农业工程研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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