壓電式谷物質量流量傳感器仿真及試驗研究.pdf

1、作物產量是精確農業(yè)中需要獲取的重要信息，谷物質量流量傳感器作為作物產量測試的關鍵核心部件，其性能直接影響產量圖的精度。
　　 本文設計了一種壓電式谷物質量流量傳感器。首先對接受谷物沖擊信號的傳感器力敏元件的材料和結構進行了數(shù)值分析和試驗。利用ANSYS和LS-DYNA有限元分析軟件對谷粒沖擊力敏元件進行數(shù)值模擬分析，其中力敏元件的形狀采用了盤狀和板狀，力敏元件的材料選擇了45＃鋼、鋁合金、陶瓷和PVC，谷粒以不同的速度(0.5m

2、/s、1.0 m/s、2.0 m/s、3.0 m/s)和同力敏元件不同的夾角(0°、30°、60°、90°)沖擊力敏元件。仿真結果來看，力敏元件的形狀選擇板狀；當力敏元件的材料選擇陶瓷時，力敏元件的Z方向振幅較大、振動衰減時間最短。搭建了物理樣機試驗平臺，試驗結果證實了仿真結論。
　　 為了研究在收割過程中莖稈對傳感器測產精度的影響，利用有限元分析軟件，對水稻莖稈和小麥莖稈沖擊板狀陶瓷力敏元件分別進行了數(shù)值模擬分析。從仿真結果來

3、看，20mm的小麥、水稻莖稈沖擊力敏元件所產生壓電信號僅為一顆谷粒沖擊力敏元件所產生的壓電信號的一半。
　　 為了盡量避免谷粒之間發(fā)生二次碰撞而影響谷物測產傳感器精度，本文從理論上推導了谷物發(fā)生二次碰撞的公式，為壓電式谷物質量流量傳感器的結構設計提供參考依據(jù)。
　　 利用Pro/E軟件建立了壓電式谷物質量流量傳感器的三維模型，進行了壓電式谷物質量流量傳感器的模態(tài)分析，避開了聯(lián)合收割機的振動頻率，防止了共振的發(fā)生。為了使傳