专利名称：一种谷物联合收割机夹带损失监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于农业装备田间监测技术领域，具体涉及一种联合收割机夹带损失
监测装置。
背景技术：
联合收割机使用要求中的一个重要原则是在保证损失最小的情况下充分发挥联 合收割机的生产效率。但是任何联合收割机在田间作业时候不可避免的会有产生未脱净损 失率、夹带损失率、清选损失率、飞溅损失率，其中排草口处产生的夹带损失是联合收割机 作业中必须控制的关键技术指标，直接影响联合收割机的作业质量和生产效率。当前对于 联合收割机夹带损失的检测，通常采用的是人工方法。作物经收割台切割后，由倾斜输送器 进入脱粒滚筒内进行脱粒，脱出物通过振动筛和风机的作用进行分离和清选，另有少量籽 粒随碎茎秆等杂余通过排草口排出，从而产生夹带损失。使用人工方法，将排草口处的排出 物包括长茎秆、籽粒、杂余、连秆带柄籽粒收集起来进行人工清选分离后得到的籽粒称重后 计算得到夹带损失。这种夹带损失的测试方法工作量大，工作强度高，耗费时间长，无法提 高联合收割机的工作效率和作业质量。目前我国联合收割机关于监测夹带损失的方法与装 置目前尚无报道。
实用新型内容本实用新型提供了一种联合收割机夹带损失监测装置，其特征在于建立联合收割 机脱粒分离过程中沿轴向的脱分概率曲线及数学模型，找出脱分概率曲线末端监测的籽粒 量与夹带损失之间的数学关系模型，通过在滚筒末端凹板下方安装监测传感器来监测末端 籽粒量，进而实现对夹带损失的监测，保证联合收割机较好的作业质量。 本实用新型采用的技术方案是一种联合收割机夹带损失监测装置，包括依次连 接的监测传感器、电荷转换放大电路、鉴频滤波电路、整形电路、高速计数电路、单片机和高 频数据采集系统；其中 监测传感器，设置在联合收割机排草口前部脱粒分离装置凹板末端，籽粒经过冲 击监测传感器产生电荷信号； 电荷转换放大电路，用于将监测传感器产生电荷信号转换放大后变为电压信号； 鉴频滤波电路和整形电路，用于将电压信号经鉴频滤波后，进行信号整形，得到标 准脉冲信号，送入高速计数电路； 高速计数电路，用于根据接收到的标准脉冲信号进行计数，得到脱粒分离装置末 端的籽粒流量，传送至单片机； 单片机，用于将籽粒量由串口送入便携式高速数据采集系统； 高速数据采集系统，用于根据籽粒流量与排草口处夹带损失之间的数学关系模 型，计算出夹带损失量，并进行实时显示。 上述装置中所说的监测传感器的敏感材料元件可采用PVDF或压电陶瓷，监测传感器安装在联合收割机脱粒分离装置凹板末端下方，固定在联合收割机机架壁上。更好的 方案是，在联合收割机机架壁上设置调节支架，用于调整传感器的安装角度以及高度。 上述装置中所说的籽粒流量与排草口处夹带损失之间的数学关系模型，是通过横 轴流脱粒分离台架或纵轴流脱粒分离台架试验预先建立的脱粒分离装置凹板末端籽粒流 量与排草口处夹带损失之间的数学关系模型。 上述装置的工作原理是建立联合收割机脱粒分离过程中沿轴向的脱分概率曲 线及数学模型，找出脱分概率曲线末端监测的籽粒量与夹带损失之间的数学关系模型，存 贮于高速数据采集系统中。工作时，籽粒冲击监测传感器，产生电荷信号，经电荷转换放大 后变为电压信号，再经鉴波滤波后进行信号整形，得到标准脉冲信号，送入高速计数电路计 数，由此得到损失的籽粒量，单片机将籽粒量由串口送入便携式高速数据采集系统。高速数 据采集系统对所采集到得籽粒量经过分析处理并且通过已建立的与夹带损失之间的数学 模型来得到收获过程中夹带损失的监测值。 本实用新型以传感器技术与计算机技术为基础，以科学的数学模型为指导，实现 了夹带损失的监测，从根本上改变了传统的人工测试夹带损失的方法，节约了人力、物力， 消除了夹带损失测试的滞后性，不实时性。同时本发明有利于驾驶员在联合收割机工作过 程中实时监测夹带损失的状况，提高其工作效率，发挥联合收割机的最大功效。
图1是本发明的传感器安装位置结构示意主视图。 图2是本发明的传感器安装在横轴流脱粒分离装置凹板末端的结构示意左视图。 图3是本发明的传感器安装在纵轴流脱粒分离装置凹板末端的结构示意左视图。 图4是传感器监测系统结构框图。
图中1.联合收割机滚筒；2.凹板；3.监测传感器；4.安装支架；5.排草口 。
具体实施方式
请参阅图1、2、3，这是联合收割机监测传感器的安装位置图，监测传感器3安装在 支架4上，支架4固定在脱粒分离装置凹板2末端下方处，监测传感器3可以安装在不同的 三处位置，可以分别用来监测不同部位的籽粒流量。 请参阅图4，这是监测传感器的电路结构图，该监测系统由以下各部分组成监测 传感器、电荷转换放大电路、鉴频滤波电路、整形电路、高速计数电路、单片机、高频数据采 集系统。 下面结合实例做进一步的阐述监测传感器3采用PVDF压电薄膜作为敏感元 件，采取阵列式排布，由5个厚度50的片状PVDF薄膜单元组成，每个单元尺寸是=20mm 100mm。当籽粒和茎秆冲击传感器3表面时，由于籽粒和茎秆对传感器3表面的冲击力不同， 所反映出的撞击信号频率和振幅也不相同，因此在程序中合理设置带通滤波器的截止频率 和鉴幅器的阈值电压就能从纷乱的信号中提取出籽粒的撞击信号，再由程序实现计数、运 算和显示，能准确地记录下籽粒的损失量。以图2横轴流脱粒分离装置收获水稻为例，传 感器3安装位置如图1位于凹板2右侧部位。当联合收割机在田间收获作业时，水稻经过 脱粒分离装置，从凹板2尾部排出的脱出混合物经过安装在凹板2末端下方处的监测传感器3采集籽粒损失信号，籽粒冲击监测传感器3，产生电荷信号，经电荷转换放大后变为电 压信号，再经鉴波滤波后进行信号整形，得到标准脉冲信号，送入高速计数电路计数，由此 得到损失的籽粒量，单片机将籽粒量由串口送入便携式高速数据采集系统，由此得到凹板2 末端脱出混合物中籽粒的流量。通过台架试验，在不同工作参数条件包括不同喂入量、不同 滚筒转速、不同脱粒元件等条件下建立该处籽粒流量与夹带损失之间的x-y函数模型即， 其中x为监测传感器所监测到得籽粒量，y为夹带损失籽粒量。因此通过传感器监测到得 籽粒量x，根据x-y函数模型就可以实现夹带损失籽粒量y的实时监测。该监测传感器安装 角度在32° 47°范围内，其精度误差为5% 8%。
权利要求一种联合收割机夹带损失监测装置，其特征在于包括依次连接的监测传感器、电荷转换放大电路、鉴频滤波电路、整形电路、高速计数电路、单片机和高频数据采集系统；监测传感器，设置在联合收割机排草口前部脱粒分离装置凹板末端，籽粒经过冲击监测传感器产生电荷信号；电荷转换放大电路，用于将监测传感器产生电荷信号转换放大后变为电压信号；鉴频滤波电路和整形电路，用于将电压信号经鉴频滤波后，进行信号整形，得到标准脉冲信号，送入高速计数电路；高速计数电路，用于根据接收到的标准脉冲信号进行计数，得到脱粒分离装置末端的籽粒流量，传送至单片机；单片机，用于将籽粒量由串口送入便携式高速数据采集系统。
2. 根据权利要求1所述的联合收割机夹带损失监测装置，其特征在于所说的监测传 感器的敏感材料元件采用PVDF或压电陶瓷，监测传感器安装在联合收割机脱粒分离装置 凹板末端下方，固定在联合收割机机架壁上。
3. 根据权利要求2所述的联合收割机夹带损失监测装置，其特征在于联合收割机机 架壁上有调节支架。
专利摘要本实用新型为一种联合收割机夹带损失实时监测装置，主要用于实时监测排草口处夹带损失，以解决目前联合收割机在收获过程中无法监测到夹带损失的问题。该套监测装置由依次连接的监测传感器、电荷转换放大电路、鉴频滤波电路、整形电路、高速计数电路、单片机和高频数据采集系统组成；监测传感器安装在脱粒装置凹板末端下方，固定在收割机机架上，监测传感器的安装角度和高度可以调节，通过建立该处监测到的籽粒量与排草口处夹带损失的数学模型，进而可以实现只需监测到滚筒末端籽粒量就可以间接监测到夹带损失。
文档编号G01F1/56GK201536492SQ20092023394
公开日2010年8月4日 申请日期2009年7月20日 优先权日2009年7月20日
发明者徐娇娇, 徐立章, 李耀明 申请人:江苏大学