便攜式農(nóng)作物莖桿力學(xué)特性測試儀的設(shè)計與試驗.pdf

1、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢迫切要求有一批現(xiàn)代化的儀器作保障，為此本文從農(nóng)作物莖稈力學(xué)特性測試的實際情況出發(fā)，設(shè)計出一款適應(yīng)農(nóng)業(yè)應(yīng)用的莖稈力學(xué)測試設(shè)備。
　　 該測試儀機械部分通過測試刀具、傳感器、作物莖稈的一體化設(shè)計和總體結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減小了儀器的尺寸和重量，方便攜帶，便于在農(nóng)作物生長現(xiàn)場進行檢測。同時采用交流減速電機作為驅(qū)動機構(gòu)，保持了測試速度的恒定，消除了手動操作時因速度變化導(dǎo)致的測試誤差。該測試儀設(shè)計有農(nóng)作物莖稈的剪切、穿刺、彈性模量

2、、莖稈剛度等實驗?zāi)K。剪切力測試刀片由1mm厚的不銹鋼片切割而成。為滿足不同直徑的莖稈實驗，刀片刃口大小分為5個等級，可進行小麥、高粱、玉米等莖稈的剪切力實驗。穿刺探針設(shè)計有0.5mm、1.0mm、1.5mm三種不同直徑。彈性模量測試模塊由支架和數(shù)顯百分表構(gòu)成，數(shù)顯百分表可實時顯示莖稈的撓度，拆下數(shù)顯百分表則可進行莖稈剛度實驗。
　　 信號放大模塊采用BSQ-2型變送器，其內(nèi)部采用AD620芯片作為放大器。A/D轉(zhuǎn)換采用ADS8

3、344芯片。為保證A/D轉(zhuǎn)換電路穩(wěn)定性，系統(tǒng)采用AD586BR芯片作為基準(zhǔn)電壓源為ADS8344提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。
　　 控制系統(tǒng)以意法半導(dǎo)體公司推出的基于ARMCortex-M3系列最高配置芯片STM32F103ZE為核心設(shè)計制作了單片機開發(fā)系統(tǒng)板，其上集成EEPROM、串口、SD卡、蜂鳴器、TFT屏等外設(shè)。該控制系統(tǒng)可實時采集拉/壓力傳感器的輸出信號，可對壓力曲線等試驗結(jié)果進行實時顯示和SD卡存儲，同時還能完成做功、最大壓

4、力等參數(shù)的計算。
　　 通過MicrosoftVisualC++6.0開發(fā)環(huán)境和C++等編程語言設(shè)計開發(fā)了上位機數(shù)據(jù)采集接收界面。該界面可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時顯示、歷史查詢、數(shù)據(jù)下載、曲線繪制等功能。同時該軟件還可讀取SD卡存儲的數(shù)據(jù)，很好的再現(xiàn)測量時的壓力曲線。
　　 通過測試精度校正，該測試儀平均相對誤差為0.84％，工作穩(wěn)定可靠，為進一步研究農(nóng)作物莖稈的力學(xué)性能提供了方便。利用該測試儀進行了玉米莖稈剪切力和彈性模量試驗