沖量式谷物流量傳感器信號處理系統(tǒng)研究.pdf

1、精細農(nóng)業(yè)通過獲取農(nóng)田內(nèi)作物產(chǎn)量和影響作物生長的環(huán)境因素的空間差異性信息，對農(nóng)田內(nèi)各小區(qū)域因地制宜、按需實施定位變量農(nóng)作，以提高農(nóng)業(yè)投入的有效利用率，是未來大田農(nóng)業(yè)的重要發(fā)展方向。谷物測產(chǎn)是實踐精細農(nóng)業(yè)的核心內(nèi)容之一。在各類測產(chǎn)裝置中，沖量式谷物流量傳感器因其安裝方便、造價低廉、工作可靠等特點而成為國內(nèi)外的研究熱點;但其工作性能受聯(lián)合收割機機體振動等背景噪聲的影響較大，精度較難保證。因此，本文以雙板差分沖量式谷物流量傳感器為研究對象，對原

2、有沖量式谷物流量傳感器室內(nèi)標定臺架進行了測控系統(tǒng)的改進，分析了谷物籽粒流的運動規(guī)律，并建立了谷物籽粒流的運動模型;提出了提取和剔除雙板差分沖量式谷物流量傳感器背景噪聲信號的方法;開發(fā)了一套沖量式谷物流量傳感器信號處理系統(tǒng)，并進行了室內(nèi)模擬測產(chǎn)試驗。論文的主要工作及結(jié)論如下:
　　1.對谷物籽粒流在刮板上的受力及運動規(guī)律進行了理論分析，建立了谷物籽粒流的運動模型;基于沖量式谷物流量傳感器室內(nèi)標定試驗臺架，通過高速攝影系統(tǒng)采集了不同沖

3、擊模式谷物籽粒流的運動過程圖像，運用BLASTER'S MAS爆破分析軟件分析了籽粒流的實際運動軌跡;理論運動模型與實際運動軌跡基本相符。
　　2.研究了沖量式谷物流量傳感器背景振動噪聲的提取及剔除方法。通過模擬聯(lián)合收割機的不同田間工況，對雙板差分沖量式谷物流量傳感器的測產(chǎn)信號處理方法進行了研究;通過對時域差分和頻域差分信號處理方法的對比分析發(fā)現(xiàn)，頻域差分信號處理方法能夠很好的剔除背景振動噪聲對谷物測產(chǎn)傳感器的影響;并提出了雙板差

4、分沖量式谷物流量傳感器的零點校準方法。通過室內(nèi)臺架標定，建立了谷物籽粒流量與測產(chǎn)輸出信號和升運器速度之間的標定模型。
　　3.通過對沖量式谷物流量傳感器信號處理系統(tǒng)的功能需求分析，開發(fā)了信號處理系統(tǒng)的硬件部分。選取了飛思卡爾DSP56F803芯片為核心處理器，對其外圍接口電路進行了設(shè)計，主要包括:沖量式谷物流量傳感器信號采集模塊、升運器轉(zhuǎn)速采集模塊、機組作業(yè)速度采集模塊、CAN總線收發(fā)模塊和人機接口等;并完成了信號處理系統(tǒng)電路板的

5、設(shè)計、制作和調(diào)試工作。
　　4.基于CodeWarrior集成開發(fā)環(huán)境，通過C語言編程對信號處理系統(tǒng)的軟件模塊進行了開發(fā)，主要包括;升運器轉(zhuǎn)速信息采集程序、機組作業(yè)速度采集程序、谷物流量傳感器信號采集程序和數(shù)字信號處理程序等，實現(xiàn)了沖量式谷物流量傳感器信號處理算法的移植。
　　5.進行了室內(nèi)測產(chǎn)試驗。試驗結(jié)果表明:恒定谷物流量下的最大瞬時測產(chǎn)誤差小于等于3.1％，變谷物流量下的最大累積產(chǎn)量誤差小于等于4.11％，且在工況變化