农田地面有效激励谱测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种农田地面有效激励谱测量装置及方法，测量车上的测量轮跟随路面的起伏而升降，获得测试轮相对于测量架(惯性基准)的位移，通过安装于测量架上的速度传感器及信号处理模块获得测量架的位移，将两个位移信号综合以后从而得到对应路面的有效激励谱。本发明专利技术能够高效采集农田有效激励数据并进行数据处理，处理后可用于农用车辆虚拟样机仿真和室内道路模拟实验，并且数据误差小，可用于低速农机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于农林机械
，涉及一种力学测试设备及相应的测试方法，具体 涉及一种。
技术介绍
农机在田间工作时需通过耕地、草地、沙地等复杂软路面，由路面不平激励引起的 振动导致零部件过早地磨损、疲劳和损坏，长期以来，设计耐久性好、可靠性高的农用装备， 一直是有待深化研究的课题。目前，国内农机具的设计对田间路面不平度引起的振动导致 零部件强度及可靠性变化的情况考虑较少，要对整机可靠性设计，必须考虑来自地面的随 机激励，设计一套适用于农田不平度激励采集装置是关键所在。 现有的路谱测试几乎都是关于公路路面的，公路路面经过压实，路面硬度大，车辆 行驶过程中路面不会发生塑性变形，农田地面由于土壤的粘弹性、剪胀性等，使得采集到的 纵断面激励谱并非真正作用农机底盘的有效激励。因此需要可以获得不同负载下的有效激 励数据的装置和方法。 已有的测试装置对测试速度要求在30km/h以上才，农田地面测量时速度应在 10km/h左右，需能适应农机具正常行驶和作业速度的测量设备。 不少路面谱测量方法都通过采集振动加速度信号，转换得到位移功率谱密度的方 法误差比较大，根本原因是加速度传感器引入的误差及二次积分后引起的静态漂移。加速 度传感器频率响应低频响应差，而农田面起伏不平，在这种随机振动冲击下轮轴车的加速 度与正弦加速度不一样，它的平均值不一定总是〇而相反是可能很大的，也就是其信号的 DC分量很大，而恰恰这个DC部分不能通过，引起加速度信号的失真，积分一次积分两次以 后就出现单调上升。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述问题，因此提供一种农田地面有效激励谱测量装置及方 法，能够高效采集农田有效激励数据并进行数据处理，处理后可用于农用车辆虚拟样机仿 真和室内道路模拟实验，并且数据误差小，可用于低速农机。 本专利技术提供了如下的技术方案： -种农田地面有效激励谱测量方法，测量车上的测量轮跟随路面的起伏而升降， 产生位移，通过安装于测量架上的速度传感器测得测量架垂直方向振动速度信号，经过硬 件积分模块获得测量架的位移信号，将两个位移信号综合以后得到对应路面的有效激励 谱。 具体步骤为：测量车上的测量轮跟随路面的起伏而升降，产生位移W，在测量车上 垂直于对应路面位置的地方，安装速度传感器，测量所述测量架上测量轮垂直方向的速度 i，然后通过电路模拟积分，得到了所述测量架的位移Z ;根据真实的路面不平度 CN 105136468 A h/l 2/b 贝[0_⑴， 由不平度WJI遣值序列^⑴得到Gq (f)的谱估计值，对空间频率n。分位，再根据 公式 f = nv (2)， 对应地把时间频率f按倍频程分位，依f各分位点，读取Gq (f)值，然后根据空间 频率谱密度与时间频率谱密度的关系_4] \； O J j 计算路面谱Gq (η)， 其中：f为时间频率，单位Ηζ，η为空间频率，单位m 为车速，通过测试所述测量 车轮角位移α与车轮半径r可以换算得到，单位m/s; 从而得到对应路面激励谱。 -种农田地面有效激励谱测量装置，包括：测量车和测试系统； 所述测试系统包括数据采集模块和数据处理模块； 所述测量车包括测量架、连接杆、地面仿形轮和升降机构，所述升降机构设于所述 测量架上，所述测量架套接在所述连接杆上，所述连接杆下端连有所述地面仿形轮； 所述测量架和地面仿形轮之间设有弹簧，所述弹簧设于所述连接杆上，用来保证 轮子与地面实时接触； 所述测量架上设有速度传感器，所述测量架与地面仿形轮之间设有直线位移传感 器，所述地面仿形轮轮轴处设有光电旋转编码器； 所述速度传感器、直线位移传感器和所述光电旋转编码器与所述数据采集模块电 连接。 本专利技术装置还包括配重装置，所述配重装置设于所述测量架上，所述配重装置包 括配重架和配重块，所述配重块的数目可调节。 所述配重架包括底盘和凸起部，所述凸起部由定位部和卡接部组成。 所述卡接部的横截面为倒置的梯形。与配重块的凹槽一一对应，使得配重块能够 牢牢卡在所述配重架上。 还包括实体机连接装置，所述实体机连接装置包括依次连接的连接件和连杆，所 述连杆与所述升降机构相连接，所述连接件与所述连杆之间设有拉力传感器，所述拉力传 感器与所述数据采集模块电连接。 所述升降机构由四个平行的连杆和前、后支架组成平行四边形机构，使得测量架 始终垂直地面运动。所述平行四边形机构内还设有液压缸作为动力装置，液压缸伸缩带动 测试架上升或者下降，可以根据车辆底盘高度，调节测量架基准位置。可适用于多种农机 具、农用车。 所述连接杆与地面仿形轮之间设有连接座。 本专利技术的有益效果是： 现有的路谱测试几乎都是关于公路路面的，公路路面经过压实，路面硬度大，车辆 行驶过程中路面不会发生塑性变形，农田地面由于土壤的粘弹性、剪胀性等，使得采集到的 纵断面激励谱并非真正作用农机底盘的有效激励。本专利技术针对此问题提出了解决办法，可 以获得不同负载下的有效激励数据。 已有的测试装置对测试测试速度要求在30km/h以上才，农田地面测量时速度应 在10km/h左右，需能适应农机具正常行驶和作业速度。本设计的测量设备适合安装于低速 农机具。 不少路面谱测量方法都通过采集振动加速度信号，转换得到位移功率谱密度的方 法误差比较大，根本原因是加速度传感器引入的误差及二次积分后引起的静态漂移。加速 度传感器低频响应差，而农田面起伏不平，在这种随机振动冲击下轮轴车的加速度平均值 不一定总是〇而相反是可能很大的，引起加速度信号的失真，积分两次以后就出现单调上 升，本设计用直线位移传感器测量路面随机信号，避免了失真，并使用速度传感器，获得惯 性基准的位移信号，来校正地面仿形轮测得为位移值。 本专利技术适用于低速的原因，农机在田间行驶车速比较有限，通常都在10km/h，被测 地面位移信号属于缓慢变化信号。 而公路不平度测试系统，大多采用数字接口的传感器，只能用来大致测量运动较 快的位移，对缓慢运动的测试效果极差，对电源的要求也很高。 所以本专利技术采用模拟接口的传感器配合放大电路、模拟积分电路等来实现对农田 地面激励数据低速测量的采集，总的系统误差比较小。【附图说明】 附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实 施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中： 图1是本专利技术农田地面有效激励谱测量装置结构示意图； 图2是一个较佳实施例测试系统的结构示意图； 图3是本专利技术运彳丁流程图。【具体实施方式】 如图1-3所示，本专利技术公开一种农田地面有效激励谱测量方法， 测量车上的测量轮跟随路面的起伏而升降，产生位移，通过安装于测量架上的速 度传感器测得测量架垂直方向振动速度信号，经过硬件积分模块获得测量架的位移信号， 将两个位移信号综合以后得到对应路面的有效激励谱。 具体步骤为：测量车上的测量轮跟随路面的起伏而升降，产生位移W，在测量车上 垂直于对应路面位置的地方，安装速度传感器，测量所述测量架上测量轮垂直方向的速度 Z ,然后通过电路模拟积分，得到了所述测量架的位移Z ;根据真实的路面不平度⑴， 由不平度Wni测量值序列q i⑴得到Gq (f)的谱估计值，空间频率η。按GB7031-86 分位，再根据公式 f = ην (2)， 对应地把时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农田地面有效激励谱测量方法，其特征在于，测量车上的测量轮跟随路面的起伏而升降，产生位移，通过安装于测量架上的速度传感器测得测量架垂直方向振动速度信号，经过硬件积分模块获得测量架的位移信号，将两个位移信号综合以后得到对应路面的有效激励谱。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔龙飞，徐竹凤，顾伟，薛新宇，张宋超，孙竹，常春，常飞龙，丁素明，蔡晨，
申请(专利权)人：农业部南京农业机械化研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32