一种履带拖拉机接地比压测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种履带拖拉机接地比压测试系统，由测试控制器、控制单元、薄膜压力传感器网络、A/D转换装置、信号调理装置、D/A转换装置、数据采集装置及上位机组成。履带作用于薄膜压力传感器网络上，得到的电荷量信号经过多路开关传递给A/D转换装置，并最终通过上位机利用信号处理软件进行计算，得到履带接地比压，同时进行存储并显示。该履带拖拉机接地比压测试系统，可实时地测量履带接地比压的分布及大小，用于指导履带拖拉机的研发和各项机械性能测试，并且对于相关数据能够做到实时采集、实时存储、实时显示、实时分析，实用性强，有较强的推广与应用价值。

A test system for ground specific pressure of tractors

The invention discloses a track tractor ground to specific pressure test system, which is composed of a test controller, a control unit, a membrane pressure sensor network, a A/D conversion device, a signal conditioning device, a D/A conversion device, a data acquisition device and a host computer. The caterpillar acts on the membrane pressure sensor network, and obtains the charge quantity signal through the multi switch to the A/D conversion device, and finally carries on the computation through the upper machine using the signal processing software, obtains the track ground to compare the pressure, simultaneously carries on the storage and the display. The crawler tractor ground pressure testing system, real-time measurement of track ground pressure distribution and size, and the mechanical performance test research for guidance of crawler tractor, and the related data can achieve real-time acquisition, real-time storage, real-time display, real-time analysis, strong practicability, strong popularization and application value.

【技术实现步骤摘要】
一种履带拖拉机接地比压测试系统
本专利技术属于农业工程测试
，尤其涉及一种履带拖拉机接地比压测试系统。
技术介绍
履带拖拉机具有良好的附着性能，其牵引力大，爬坡能力强，特别适合在丘陵及山区的恶劣环境下工作，是丘陵、山区农业机械化发展不可或缺的动力机械。此外，履带拖拉机的接地比压较小，不会对农田产生严重的压实和破坏，因此也特别适合在水田环境下作业。接地比压，即履带单位面积上所受的正压力，它是影响履带拖拉机各项性能的重要参量，其分布形式和大小将直接影响履带拖拉机的驱动性、牵引附着性能及转向性等；另一方面，接地比压是履带拖拉机设计时的一个关键参量，准确地得到接地比压的分布和大小，可为履带拖拉机的结构设计与改善提供理论参考，对于提高拖拉机在不同地面上的各项机械性能十分重要。目前，履带拖拉机接地比压的获得方法主要有理论计算法和基于传统压力传感器的测试方法。对于理论计算法，其结果是在忽略了很多因素的前提下，完全通过理论公式计算得到，没有一种试验方法和装置可以验证其准确性，且并不具备实时性；基于传统压力传感器的测试方法，是将压力传感器埋于土壤中，根据测得履带所受的压力值，计算得到接地比压。然而这种方法所设计的压力传感器一般厚度较大，柔性较小，在履带与土壤相互作用的时候，往往不能较好地适应土层结构的变化。
技术实现思路
本专利技术针对现有的基于压力传感器的测试方法，提供了一种履带拖拉机接地比压测试系统，该系统可实时地测量接地比压的分布及大小，揭示履带所受正压力的分布规律，以指导履带拖拉机的研发及各项机械性能分析。本专利技术所采用的技术方案是：所述一种履带拖拉机接地比压测试系统，包括测试控制器、控制单元、薄膜压力传感器网络、A/D转换装置、信号调理装置、D/A转换装置、数据采集装置及上位机构成。所述薄膜压力传感器网络由上层柔性薄板、绝缘橡胶层及下层柔性薄板构成。所述上层柔性薄板及下层柔性薄板的其中一面上均有空穴，且均为100×30的矩阵状排布；相邻空穴之间有敷铜，且上层柔性薄板上的敷铜呈纵向排列，下层柔性薄板上的敷铜呈横向排列。所述绝缘橡胶层两面均有圆形凸起，且呈100×30的矩阵状排布，圆形凸起上涂有压敏半导体涂料。所述控制单元上有主控芯片，所述薄膜压力传感器网络上分布有传感单元。所述测试控制器用以选择列测试或者行测试，相应的控制信号通过控制单元上的主控芯片对传感单元进行列或行的选择，以达到测试履带纵向或横向接地压力的目的。履带拖拉机作用于薄膜压力传感器网络上，产生的电荷量信号通过A/D转换装置进行模/数转换，再通过信号调理装置进行滤波、放大及电荷量到电压量得转化，然后经过D/A转换装置进行数/模转换，最终得到的电荷量信号通过数据采集装置进行采集，并上传到上位机，上位机利用信号处理软件进行计算，得到履带接地比压，同时进行存储并显示。本专利技术的有益效果是，所述的薄膜压力传感器网络厚度薄、柔性好，在履带与土壤相互作用的时候，能够较好地适应土层结构的变化；所述的一种履带拖拉机接地比压测试系统可实时地测量履带接地比压的分布及大小，揭示履带所受正压力的分布规律，以指导履带拖拉机的研发和各项机械性能测试，实用性强，有较强的推广与应用价值。附图说明图1是本专利技术提供的一种履带拖拉机接地比压测试系统的系统构成示意图；图2是本专利技术所述薄膜压力传感器网络的结构图；图3～图6是本专利技术所述薄膜压力传感器网络的各组成部分的具体结构图；图7是本专利技术所述传感单元的结构及尺寸示意；图8是本专利技术所述薄膜压力传感器网络与其他部分的接线示意图；图9～图11是本专利技术提供的一种履带拖拉机接地比压测试系统的具体实施例；图中：1.测试控制器，2.控制单元，2-1.主控芯片，3.薄膜压力传感器网络，3-1.上层柔性薄板，3-2.下层柔性薄板，3-3.绝缘橡胶层，3-4.敷铜，3-5.压敏半导体涂料，3-6.空穴，3-7.圆形凸起，4.传感单元，5.A/D转换装置，6.信号调理装置，7.D/A转换装置，8.数据采集装置，9.上位机，10.上层板多路开关，11.下层板多路开关。具体实施方式本专利技术提供了一种履带拖拉机接地比压测试系统，以下结合附图及具体实施例进行进一步详细说明。如图1所示，该基于双多路开关的履带拖拉机接地比压测试系统由测试控制器（1）、控制单元（2）、薄膜压力传感器网络（3）、A/D转换装置（5）、信号调理装置（6）、D/A转换装置（7）、数据采集装置（8）及上位机（9）构成。图中实线箭头表示数据传输线路及数据传输方向、虚线箭头表示控制信号传输线路及传输方向。所述控制单元（2）上有主控芯片（2-1），所述薄膜压力传感器网络（3）上分布有传感单元（4）。所述测试控制器（1）用以选择列测试或者行测试，相应的控制信号通过控制单元（2）上的主控芯片（2-1）对传感单元（4）进行列或行的选择，以达到测试履带纵向或横向接地压力的目的。履带拖拉机作用于薄膜压力传感器网络（3）上，产生的电荷量信号通过A/D转换装置（5）进行模/数转换，再通过信号调理装置（6）进行滤波、放大及电荷量到电压量得转化，然后经过D/A转换装置（7）进行数/模转换，最终得到的电荷量信号通过数据采集装置（8）进行采集，并上传到上位机（9），上位机（9）利用信号处理软件进行计算，得到履带接地比压，同时进行存储并显示。如图2所示，所述薄膜压力传感器网络（3）由上层柔性薄板（3-1）、绝缘橡胶层（3-3）及下层柔性薄板（3-2）构成。如图3～图4所示，上层柔性薄板（3-1）及下层柔性薄板（3-2）的其中一面上均有空穴（3-6），且均为100×30的矩阵状排布，相邻空穴（3-6）之间有敷铜（3-4），且上层柔性薄板（3-1）上的敷铜（3-4）呈纵向排列，下层柔性薄板（3-2）上的敷铜（3-4）呈横向排列。如图5～图6所示，绝缘橡胶层（3-3）两面均有圆形凸起（3-7），且呈100×30的矩阵状排布，圆形凸起（3-7）上涂有压敏半导体涂料（3-5）。如图7所示，所述薄膜压力传感器网络（3）上分布有3000个传感单元（4），且呈100×30的矩阵状排布，相邻传感单元间隔10mm；所述传感单元（4）由上层柔性薄板（3-1）和下层柔性薄板（3-2）上的空穴（3-6）、绝缘橡胶层（3-3）上的圆形凸起（3-7）及压敏半导体涂料（3-5）构成。所述空穴（3-6）半径为1mm，相邻两个空穴（3-6）间的敷铜（3-4）长度为7mm，所述压敏半导体涂料（3-5）半径为3mm，以保证半导体涂料（3-5）与敷铜（3-4）不间断接触。如图8所示，所述上层柔性薄板（3-1）上的敷铜经引出线引入上层板多路开关（10）的输入端，所述下层柔性薄板（3-2）上的敷铜经引出线引入下层板多路开关（11）的输入端；上层板多路开关（10）和下层板多路开关（11）的通道选择端口分别通过控制信号传输线路与控制单元（2）相连、其输出端分别通过数据传输线路与A/D转换装置（5）相连；A/D转换装置（5）通过相连控制信号传输线路与控制单元（2）相连。履带作用于薄膜压力传感器网络（3）上，薄膜压力传感器网络（3）可不断产生电荷量信号。当通过测试控制器（1）选择列测试时，由控制单元（2）上的主控芯片（2-1）对上层板多路开关（10）发出通道选择信号，使得上层柔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种履带拖拉机接地比压测试系统，包括测试控制器、控制单元、薄膜压力传感器网络、A/D转换装置、信号调理装置、D/A转换装置、数据采集装置及上位机，其特征在于：所述薄膜压力传感器网络由上层柔性薄板、绝缘橡胶层及下层柔性薄板构成；所述上层柔性薄板及下层柔性薄板的其中一面上均有空穴，且均为100×30的矩阵状排布；相邻空穴之间有敷铜，且上层柔性薄板上的敷铜呈纵向排列，下层柔性薄板上的敷铜呈横向排列；所述绝缘橡胶层两面均有圆形凸起，且呈100×30的矩阵状排布，圆形凸起上涂有压敏半导体涂料；所述薄膜压力传感器网络上分布有3000个传感单元，且呈100×30的矩阵状排布，相邻传感单元间隔10mm；所述传感单元由上层柔性薄板和下层柔性薄板上的空穴、绝缘橡胶层上的圆形凸起及压敏半导体涂料构成；所述空穴半径为1mm，相邻两个空穴间的敷铜长度为7mm，所述压敏半导体涂料半径为3mm，以保证半导体涂料与敷铜不间断接触；所述上层柔性薄板上的敷铜经引出线引入上层板多路开关的输入端，所述下层柔性薄板上的敷铜经引出线引入下层板多路开关的输入端；上层板多路开关和下层板多路开关的通道选择端口分别通过控制信号传输线路与控制单元相连、其输出端分别通过数据传输线路与A/D转换装置相连；A/D转换装置通过相连控制信号传输线路与控制单元相连；所述控制单元上有主控芯片；所述测试控制器用以选择列测试或者行测试，相应的控制信号通过控制单元上的主控芯片对传感单元进行列或行的选择，以达到测试履带纵向或横向接地压力的目的；履带拖拉机作用于薄膜压力传感器网络上，产生的电荷量信号通过A/D转换装置进行模/数转换，再通过信号调理装置进行滤波、放大及电荷量到电压量得转化，然后经过D/A转换装置进行数/模转换，最终得到的电荷量信号通过数据采集装置进行采集，并上传到上位机，上位机利用信号处理软件进行计算，得到履带接地比压，同时进行存储并显示。...

【技术特征摘要】
1.一种履带拖拉机接地比压测试系统，包括测试控制器、控制单元、薄膜压力传感器网络、A/D转换装置、信号调理装置、D/A转换装置、数据采集装置及上位机，其特征在于：所述薄膜压力传感器网络由上层柔性薄板、绝缘橡胶层及下层柔性薄板构成；所述上层柔性薄板及下层柔性薄板的其中一面上均有空穴，且均为100×30的矩阵状排布；相邻空穴之间有敷铜，且上层柔性薄板上的敷铜呈纵向排列，下层柔性薄板上的敷铜呈横向排列；所述绝缘橡胶层两面均有圆形凸起，且呈100×30的矩阵状排布，圆形凸起上涂有压敏半导体涂料；所述薄膜压力传感器网络上分布有3000个传感单元，且呈100×30的矩阵状排布，相邻传感单元间隔10mm；所述传感单元由上层柔性薄板和下层柔性薄板上的空穴、绝缘橡胶层上的圆形凸起及压敏半导体涂料构成；所述空穴半径为1mm，相邻两个空穴间的敷铜长度为7mm，所述压敏半导体涂料半径为3mm，以保证半导体涂料与敷铜不...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭惠萍，潘冠廷，杨福增，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61