专利名称：一种冲量式谷物流量测产装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冲量式谷物流量测产装置，属农业机械领域。
背景技术：
作物产量是精细农业中需要获取的重要信息，它集中反应了农田土壤特性、化肥利用、 地形结构、气象因素、灌溉情况、虫草侵害等因素对产量的影响。实时获取的产量信息和 据此得到的产量图是处方农作中不可缺少的信息。谷物质量流量传感器作为作物产量测试 的关键核心部件，其性能直接影响产量图的精度。
借助于谷物流量实时测量技术可以实现联合收割机田间收获过程中谷物产量的实时 测量。目前农用全球定位系统(GPS)的定位精度已经达到亚米级，谷物产量实时测量数 据与GPS提供的精确地理位置数据相结合，可得到反映小区田间收获量分布的差异性信 息，而获取该差异性信息和实现作物产量的自动计量及产量图的自动生成技术是精细农业 技术体系中的重要基础环节。有了小区产量分布图，农户就可以根据自己的经验只是，分 析小区产量差异性的原因，选择经济适用的对策，在现实可行的条件下采取适当的措施加 以调控，也可以根据技术经济发展的条件，利用先进的科技手段或智能化变量处方，实现 农业机械生产过程的自动调控。
目前冲量式谷物流量测产装置大多采用应变片式传感器对谷物流进行测量，将应变片
组安装在悬臂梁上，让谷物冲击悬臂梁后应变片组便采集到流量信息。该结构的缺陷是
1. 输出信号小、线性范围窄、动态响应较差。
2. 由于应变片组工作需要外电路供电，使整体结构较为复杂。
3. 装置振动以及地形的差异极大地影响了测量的精度。
4. 谷物冲击后悬臂梁会产生较大的回弹，从而对测量精度产生很大影响。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种高灵敏度的、低成本、结构简单、 测量精度受机器振动及地形变化影响小的冲量式谷物流量测产装置。
本发明采用的技术方案是箱体的上方开有谷物入口，在箱体内壁上固定锥状谷物导 流体，在谷物导流体的正上方通过轴固定4个相互垂直的叶片；弹簧的一端固定在箱体内 壁上，另一端支撑位于水平位置的叶片活动端；在谷物导流体的正下方安装钹形力敏元件， 在力敏元件的底部边沿固定压电陶瓷片。在力敏元件的空腔底部中心位置固定补偿压电陶瓷片。压电陶瓷片是用20 25个压 电振子并联烧结的复合压电陶瓷片。 本发明的有益效果是
1. 由于力敏元件固定在压电陶瓷上，冲击后结构的回弹很小，提高测量精度。
2. 在同样的谷物流量压力作用下，本发明应用的复合压电陶瓷片电荷输出是一般压 电陶瓷的20倍以上，因此不需要前置放大电路，极大地简化了测量电路，提高了测量精
度，降低了设备成本。
3. 本发明由于采用了导流体装置，使谷物即使在复杂地形和机器剧烈振动状况下，
亦能全部冲击到力敏元件上，保证了力敏元件完整地采集谷物冲量信息，从而保证了测量 精度。
4. 本发明由于采用了补偿陶瓷采集了由于机器振动和环境变化对压电陶瓷片电荷输
出的影响，可以方便地在压电陶瓷片的电荷输出中消除机器振动和环境变化产生的影响。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进一步详细说明。
图l是本发明的结构图； 图2是图1的左视局部剖视图； 图3是图1中A-A向剖视图。
图中l.角钢；2.箱体；3.弹簧；4.叶片；5.叶片；6.叶片；7.叶片；8.谷物导流体；9. 力敏元件；IO.压电陶瓷片；ll.补偿压电陶瓷片；12.轴承座；13.轴承盖；14.轴；15.螺钉； 16.轴承。
具体实施例方式
如图l、 2所示，本发明整个装置外形为方形箱状，在箱体2的上方开有一个谷物入 口，在箱体2内壁上固定锥状谷物导流体8。导流体8的上口固定在箱体2内壁上，下口 是谷物通口，有助于谷物集中落下。在谷物导流体8的正上方固定轴14，如图3所示， 轴14的两端通过轴承16和相应的轴承座12、轴承盖13以及固定螺钉15牢固安装箱体2 壁上。将4个相互垂直的叶片4、 5、 6、 7固定在轴14上。其中叶片4水平设置且其活动 端位于谷物入口的下方。弹簧3的一端固定在箱体2内壁上，另一端支撑水平位置的叶片 4的活动端。在谷物导流体8的正下方安装钹形力敏元件9，在力敏元件9的底部边沿固 定粘有压电陶瓷片IO,在力敏元件9的底部边沿可均布固定若干个压电陶瓷片10，该压 电陶瓷片10的下端面位于箱体2的内底面上。可在箱体2的内底面焊接角钢1，使压电
陶瓷片10的下端面位于角钢1上。在力敏元件9的空腔底部中心位置固定补偿压电陶瓷 片11。在力敏元件9的底部边沿均匀分布3个压电陶瓷片10。压电陶瓷片10是采用20 —25个压电振子并联烧结的复合压电陶瓷，电荷输出是普通压电陶瓷的20倍以上。
谷物进入箱体2后，首先落在叶片l上，随后谷物积聚在叶片4与5之间。初始位置 时叶片1和弹簧3接触，当谷物重量大于弹簧3向上的弹力后，叶片4逆时针旋转与弹簧 3分离并且与箱体2内壁的间距逐渐变大，此时谷物通过该间隙流入锥形导流体9并落在 力敏元件9上，通过力敏元件9把谷物冲击力传递到压电陶瓷片IO上产生电压信号，通 过压电陶瓷片10采集力敏元件9受谷物冲击的载荷时间历程，通过补偿压电陶瓷片11采 集因机器振动和环境变化而引起的电荷输出。在压电陶瓷片10的电荷输出中减去补偿压 电陶瓷片11的输出即为因谷物对力敏元件9的冲击而产生的电荷。叶片1旋转90度后完 成一个循环，叶片2与弹簧3接触，开始下一个循环。
权利要求
1、一种冲量式谷物流量测产装置，其特征是箱体(2)的上方开有谷物入口，在箱体(2)内壁上固定锥状谷物导流体(8)，在谷物导流体(8)的正上方通过轴(14)固定4个相互垂直的叶片(4、5、6、7)；弹簧(3)的一端固定在箱体(2)内壁上，另一端支撑位于水平位置的叶片(4)活动端；在谷物导流体(8)的正下方安装钹形力敏元件(9)，在力敏元件(9)的底部边沿固定压电陶瓷片(10)。
2、 根据权利要求1所述的一种冲量式谷物流量测产装置，其特征是在力敏元件(9)的空腔底部中心位置固定补偿压电陶瓷片(11)。
3、 根据权利要求1所述的一种冲量式谷物流量测产装置，其特征是在力敏元件(9)的底部边沿均布固定若千个压电陶瓷片(10)。
4、 根据权利要求3所述的一种冲量式谷物流量测产装置，其特征是在力敏元件(9)的底部边沿均布固定3个压电陶瓷片(10)。
5、 根据权利要求1所述的一种冲量式谷物流量测产装置，其特征是压电陶瓷片(10)是用20 25个压电振子并联烧结的复合压电陶瓷片。
全文摘要
本发明涉及一种冲量式谷物流量测产装置，箱体的上方开有谷物入口，在箱体内壁上固定锥状谷物导流体，在谷物导流体的正上方通过轴固定4个相互垂直的叶片；弹簧的一端固定在箱体内壁上，另一端支撑位于水平位置的叶片活动端；在谷物导流体的正下方安装钹形力敏元件，在力敏元件的底部边沿固定压电陶瓷片。在力敏元件的空腔底部中心位置固定补偿压电陶瓷片。本发明回弹小，测量精度高；不需要前置放大电路，可以方便地在压电陶瓷片的电荷输出中消除机器振动和环境变化产生的影响。
文档编号G01F1/34GK101344411SQ20081012451
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月22日 优先权日2008年8月22日
发明者宁 任, 方舒远, 高建民 申请人:江苏大学