沖量式谷物流量傳感器信號(hào)處理系統(tǒng)研究.pdf

1、精細(xì)農(nóng)業(yè)通過(guò)獲取農(nóng)田內(nèi)作物產(chǎn)量和影響作物生長(zhǎng)的環(huán)境因素的空間差異性信息，對(duì)農(nóng)田內(nèi)各小區(qū)域因地制宜、按需實(shí)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(lái)大田農(nóng)業(yè)的重要發(fā)展方向。谷物測(cè)產(chǎn)是實(shí)踐精細(xì)農(nóng)業(yè)的核心內(nèi)容之一。在各類測(cè)產(chǎn)裝置中，沖量式谷物流量傳感器因其安裝方便、造價(jià)低廉、工作可靠等特點(diǎn)而成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn);但其工作性能受聯(lián)合收割機(jī)機(jī)體振動(dòng)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(duì)象，對(duì)原

2、有沖量式谷物流量傳感器室內(nèi)標(biāo)定臺(tái)架進(jìn)行了測(cè)控系統(tǒng)的改進(jìn)，分析了谷物籽粒流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并建立了谷物籽粒流的運(yùn)動(dòng)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(hào)的方法;開(kāi)發(fā)了一套沖量式谷物流量傳感器信號(hào)處理系統(tǒng)，并進(jìn)行了室內(nèi)模擬測(cè)產(chǎn)試驗(yàn)。論文的主要工作及結(jié)論如下:
　　1.對(duì)谷物籽粒流在刮板上的受力及運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了理論分析，建立了谷物籽粒流的運(yùn)動(dòng)模型;基于沖量式谷物流量傳感器室內(nèi)標(biāo)定試驗(yàn)臺(tái)架，通過(guò)高速攝影系統(tǒng)采集了不同沖

3、擊模式谷物籽粒流的運(yùn)動(dòng)過(guò)程圖像，運(yùn)用BLASTER'S MAS爆破分析軟件分析了籽粒流的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡;理論運(yùn)動(dòng)模型與實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡基本相符。
　　2.研究了沖量式谷物流量傳感器背景振動(dòng)噪聲的提取及剔除方法。通過(guò)模擬聯(lián)合收割機(jī)的不同田間工況，對(duì)雙板差分沖量式谷物流量傳感器的測(cè)產(chǎn)信號(hào)處理方法進(jìn)行了研究;通過(guò)對(duì)時(shí)域差分和頻域差分信號(hào)處理方法的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，頻域差分信號(hào)處理方法能夠很好的剔除背景振動(dòng)噪聲對(duì)谷物測(cè)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(diǎn)校準(zhǔn)方法。通過(guò)室內(nèi)臺(tái)架標(biāo)定，建立了谷物籽粒流量與測(cè)產(chǎn)輸出信號(hào)和升運(yùn)器速度之間的標(biāo)定模型。
　　3.通過(guò)對(duì)沖量式谷物流量傳感器信號(hào)處理系統(tǒng)的功能需求分析，開(kāi)發(fā)了信號(hào)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(duì)其外圍接口電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要包括:沖量式谷物流量傳感器信號(hào)采集模塊、升運(yùn)器轉(zhuǎn)速采集模塊、機(jī)組作業(yè)速度采集模塊、CAN總線收發(fā)模塊和人機(jī)接口等;并完成了信號(hào)處理系統(tǒng)電路板的

5、設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試工作。
　　4.基于CodeWarrior集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，通過(guò)C語(yǔ)言編程對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)的軟件模塊進(jìn)行了開(kāi)發(fā)，主要包括;升運(yùn)器轉(zhuǎn)速信息采集程序、機(jī)組作業(yè)速度采集程序、谷物流量傳感器信號(hào)采集程序和數(shù)字信號(hào)處理程序等，實(shí)現(xiàn)了沖量式谷物流量傳感器信號(hào)處理算法的移植。
　　5.進(jìn)行了室內(nèi)測(cè)產(chǎn)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:恒定谷物流量下的最大瞬時(shí)測(cè)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