联合收割机谷粒清选损失智能在线检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种农业机械中联合收割机谷粒清选损失智能在线检测装置，阵列式压电晶体传感器的输出连接电荷放大器，电荷放大器的输出依次串接增益可调电路、高通滤波电路、灵敏度调节电路、脉冲整形电路、单片微型处理器和通信接口电路；阵列式压电晶体传感器的传感器平板式敏感元件与水平位置成４０°～６０°且其两端可调式固定连接于联合收割机的清选筛后部的固定支架上，压电探测阵列敷贴于传感器平板式敏感元件的背面且被密封，本实用新型专利技术利用多薄板压电探测阵列全宽分布的方法检测谷粒清选损失，从多区域多角度摄取信息，增强谷粒冲击信号，提高谷草识别精度和测试可靠性；整体动态性能好，抗干扰能力强，实现清选损失田间在线测量量。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及农业机械中的联合收割机，特别涉及对联合收割机的谷粒清选损 失进行智能检测的装置。
技术介绍
在联合收获机的性能测试中，谷粒清选损失率是一项重要指标，它直接影响着收 割机的生产效率和作业质量。谷物收获作业中，当茎秆含水率较低时，脱粒过程中产生的大 量碎茎秆会造成清选负荷加大，清选质量下降，清选损失率高达4%左右，极大地降低了作 业质量。长期以来，该指标的检测一直采用人工计数和人工计算损失率，其缺陷是工作效 率低，误差大，不能实时指导机组收获作业。由于清选筛抛出物中谷粒相对于茎秆和草非常少，用传感器检测到的谷粒损失信 号非常微弱，几乎淹没在联合收割机和清选筛强振动噪声中，加之茎秆和草信号的干扰，使 得谷粒信号的识别与提取变得极其困难。此外，当谷草混合物从清选筛排出后，连续撞击到 安装于筛子后部的传感器敏感元件上，传统的结构是在平面板上固接单个压电基片，这种 结构获得的谷粒信息不完整且不精确，还受到自身性能及噪声的影响，采集到的数据带有 较大的不确定性。目前，基于单片机的清选损失自动监测系统在实际使用时，整机功能、量化指标和 可靠性均不高。阵列式压电晶体谷物清选损失传感器仅为理论研究，未有具体的实施方案， 且无法解决阵列结构灵敏度一致性问题。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种实时性好、准确率高且 可靠性强的联合收割机谷粒清选损失智能在线检测装置。本技术采用的技术方案是阵列式压电晶体传感器的输出连接电荷放大器， 电荷放大器的输出依次串接增益可调电路、高通滤波电路、灵敏度调节电路、脉冲整形电 路、单片微型处理器和通信接口电路；灵敏度调节电路的输出旁接灵敏度电压显示数码管， 单片微型处理器连接键盘、报警电路和主显示数码管；电源电路分别连接电荷放大器、单片 微型处理器、键盘、主显示数码管、灵敏度电压显示数码管和各所述电路。所述阵列式压电晶体传感器的传感器平板式敏感元件与水平位置成40° 60° 且其两端可调式固定连接于联合收割机的清选筛后部的固定支架上，压电探测阵列敷贴于 传感器平板式敏感元件的背面且被密封；在传感器平板式敏感元件正面粘贴有一层弹性薄 膜；屏蔽传输导线一端连接压电晶体探测阵列，另一端连接所述电荷放大器。本技术的有益效果是利用多薄板压电探测阵列全宽分布的方法检测谷粒清 选损失，从多区域多角度摄取信息，不仅增强谷粒冲击信号，提高谷草识别精度，而且提高 了测试可靠性。整体动态性能好，抗干扰能力强，测量精度高，能实现清选损失田间在线测 量。附图说明图1为本技术的结构连接示意图。图2为图1中的阵列式压电晶体传感器1的结构图。图中，1.阵列式压电晶体传感器；2.电荷放大器；3.增益可调电路；4.高通滤波 电路；5.灵敏度调节电路；6.脉冲整形电路；7.单片微型处理器；8.键盘；9.报警电路； 10.主显示数码管；11.通信接口电路；12.灵敏度电压显示数码管；13.电源电路；14.压电 晶体探测阵列；15.传感器平板式敏感元件；16.固定支架；17.屏蔽电缆线。具体实施方式如图1所示的检测装置，阵列式压电晶体传感器1的输出连接电荷放大器2，电荷 放大器2的输出依次串接增益可调电路3、高通滤波电路4、灵敏度调节电路5、脉冲整形电 路6、单片微型处理器7和通信接口电路11。其中，灵敏度调节电路5的输出旁接灵敏度电 压显示数码管12，单片微型处理器7的输出还连接报警电路9和主显示数码管10。键盘8 的输出连接单片微型处理器7。电源电路13分别连接上述的各个电路并为各个电路提供电 源，电源电路13还分别连接电荷放大器2、单片微型处理器7、键盘8、主显示数码管10和 灵敏度电压显示数码管12并为其提供电源。电源电路13采用联合收割机上蓄电池输出的 DC12V作为其电压输入，采用稳压电路得到系统稳定的电源电压等级DC士 12V、DC5V。参照图2，阵列式压电晶体传感器1的结构包括压电晶体探测阵列14、传感器平板 式敏感元件15、固定支架16和屏蔽电缆线17。传感器平板式敏感元件15设置成与水平位 置成40° 60°角且固定在位于联合收割机的清选筛后部的固定支架16上，以宽度方向 分布进行检测。压电探测阵列14敷贴于传感器平板式敏感元件15的背面且被密封。在传 感器平板式敏感元件15正面粘贴一层弹性薄膜，当谷粒撞击传感器平板式敏感元件15表 面时，弹性薄膜可降低谷物在传感器平板式敏感元件15内部产生的弯曲波。压电晶体探测阵列14是由若干个圆盘状的压电陶瓷晶体间隔排列而成。传感器 平板式敏感元件15按左、中、右位置全宽度方向分布在一起。固定支架采用四角加固方式 固定在传感器平板式敏感元件15的两端，固定支架16在传感器平板式敏感元件15的上 下、前后位置均为可调结构。为了使压电陶瓷晶体与传感器平板式敏感元件15平面充分接 触，屏蔽传输导线17采用单面引线方式与压电晶体探测阵列14连接，屏蔽传输导线17 — 端连接压电晶体探测阵列14，另一端连接电荷放大器2。单片微型处理器7选用的是80C52单片机，通过数据口采集三路谷粒清选损失信 号。键盘8包括“复位”、“开始”、“存储”三个键组成，其中“复位”键用来初始化程序并且 进行系统自检；“开始”键用来启动清选损失监测程序的执行，实时采样清选损失谷粒信号， 每隔1秒钟计算一次损失谷粒重量，并刷新显示；“存储”键用来查询当前工作时段内谷粒 损失总个数。通信接口电路11采用MAX232电平转换芯片构成串行RS232通信方式。谷粒 清选损失监测系统软件利用C语言开发。在联合收割机田间收获过程中，将阵列式压电晶体传感器1安装于清选筛出口 处，全宽分布，从多区域多角度获取清选筛抛出物冲击信号，经过电荷放大器2、增益可调电 路3、高通滤波电路4、灵敏度调节电路5以及脉冲整形电路6处理，将清选损失谷粒信号从 碎草、秸秆、颖壳等冲击信号和机组强振动信号的干扰中提取出来。对于收获不同作物，可 以改变灵敏度调节电路5参考电压调节旋钮，从而调整三个通道灵敏度电压，并在灵敏度电压显示数码管12上显示。单片微型处理器7提供了两种工作模式“在线监测”与“查询 数据”，由键盘8选择切换。在“在线监测”模式下，单片微处理器7通过数据口采集谷粒清 选损失信号，监控程序对采集到的谷粒信号进行计数、处理，并将结果实时显示在主显示数 码管10上，完成清选损失在线监测，如果谷粒损失量超出设定的极限值，报警电路9发出命 令，指示机手采取相应措施。作为监测系统的智能终端，通过通信接口电路11与上位机之 间实时的数据传输，接受上位机的远程管理。在“查询数据”方式下，单片微型处理器7调 出当前工作时段内损失谷粒的总个数，用于评价此次收获作业质量状况。联合收割机谷粒清选损失检测方法具体包括以下步骤1、采用三块传感器平板式敏感元件15按左、中、右位置全宽分布在清选筛出粮口 处。传感器平板式敏感元件15具有最佳分辨谷草冲击力的结构参数，而且能测量出谷粒撞 击最高频率。多薄板结构可以提高传感器平板式敏感元件15对谷粒冲击信号分辨率；全 宽分布形式可以最大限度地获取清选损失谷粒信号。传感器平板式敏感元件15与水平面 成40° 60°角安装，避免抛出物冲击到传感器平板式敏感元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种联合收割机谷粒清选损失智能在线检测装置，其特征为：阵列式压电晶体传感器（１）的输出连接电荷放大器（２），电荷放大器（２）的输出依次串接增益可调电路（３）、高通滤波电路（４）、灵敏度调节电路（５）、脉冲整形电路（６）、单片微型处理器（７）和通信接口电路（１１）；灵敏度调节电路（５）的输出旁接灵敏度电压显示数码管（１２），单片微型处理器（７）连接键盘（８）、报警电路（９）和主显示数码管（１０）；电源电路（１３）分别连接电荷放大器（２）、单片微型处理器（７）、键盘（８）、主显示数码管（１０）、灵敏度电压显示数码管（１２）和各所述电路。

【技术特征摘要】
一种联合收割机谷粒清选损失智能在线检测装置，其特征为阵列式压电晶体传感器(1)的输出连接电荷放大器(2)，电荷放大器(2)的输出依次串接增益可调电路(3)、高通滤波电路(4)、灵敏度调节电路(5)、脉冲整形电路(6)、单片微型处理器(7)和通信接口电路(11)；灵敏度调节电路(5)的输出旁接灵敏度电压显示数码管(12)，单片微型处理器(7)连接键盘(8)、报警电路(9)和主显示数码管(10)；电源电路(13)分别连接电荷放大器(2)、单片微型处理器(7)、键盘(8)、主显示数码管(10)、灵敏度电压显示数码管(12)和各所述电路。2.如权利要求1所述的联合收割机谷粒清选损失智能在线检测装置，其特征为所述 阵列式压电晶体传感器(1)的传感器平板式敏感元件(15)与...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪军，毛罕平，李萍萍，左志宇，张晓东，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：实用新型
国别省市：32