专利名称：树木振动动态特性传递试验测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测试装置，用于测试树木振动系统动态特性(频率、相位角、幅值、加速度等)传递的装置，属于农林业果树采收设备测试技术领域。
背景技术：
现代林果产业是现代农林业的重要组成部分，采收作业是林果产业中的重要环节；其采收效率的高低决定了林果产业的经济效益。目前，国外主要林果生产国一般都实现了林果采收机械化，国内林果采收作业逐步趋于机械化，而树木振动动态特性传递研究对提高果实采收效率有重大的意义，国内在此方面的研究甚少，因此，对树木动态特性传递的准确把握，为设计出更高效率的采摘系统奠定了基础。
发明内容本实用新型的目的在于:针对现代林果采收作业及提高林果采收效率的实际需求，提出了一种激振树干某一位置，测试树木上不同点三维响应的动态特性参数(频率、相位角、幅值、加速度等)、树干受迫振动响应中心的轨迹曲线及各级侧枝响应的频谱特性等多项测试功能的树木振动动态特性传递试验测试装置。为了达到上述目的，本实用新型的树木振动动态特性传递试验测试装置包括:激振装置、固定装置、及振动测试装置；所述激振装置是指在试验过程中向样品树提供不同激振频率产生不同激振力的装置，振动电机或激振器均能产生激振力，若选用振动电机，应配套选用变频器调节激振频率，其中振动电机通过夹持板固定在树干上，若选用激振器(电动式激振器)，应配套选用信号发生器及功率放大器，通过改变信号发生器发出的信号，包括正弦信号、函数信号、脉冲信号等，可以获得不同形式及不同频率的激振力，激振器通过激振连杆作用于树干上，既保证激振力的传递又大大减小对被激树木的附加约束；所述固定装置是指在试验过程中固定并夹紧样品树的装置，包括底座和夹紧机构，底座的作用是固定样品树底端，并确保在试验过程中不产生任何移动，夹紧机构为丝杠螺栓夹紧机构，通过旋转手柄可装拆样品树；若是室外活树实验则无需固定装置；所述振动测试装置包括振动加速度测试装置及振动位移测试装置，振动加速度测试装置是指在实验过程中测试样品树不同点、不同方向振动加速度的装置，包括压电加速度传感器、电荷放大器、USB数据采集器(A/D转换器)、笔记本电脑及振动测试系统软件；振动位移测试装置是指在实验过程中测试样品树某个点振动位移的装置，包括激光位移传感器、USB数据采集箱、12V稳压电源及数据采集软件。测试时，样品树树干底端置于底座的孔穴内，采用夹紧机构对树干进行夹紧，将若干个木销插入树干底端与孔穴侧面的空隙内进一步稳定树干，选用激振装置，将振动电机或激振器固定在样品树的激振点位置，激振点位置可调，加速度传感器和激光位移传感器采集的模拟信号，通过USB数据采集设备转换数据类型输入电脑，振动测试系统软件或数据采集软件对采集到的信号进行分析，设定加速度传感器和激光位移传感器的位置，并将加速度传感器固定在测点位置上，位移传感器安装固定在设定位置处，即可测得样品树不同点的振动响应值，通过数据处理，从而获得树木动态响应的传递特性，为设计更高效率的采收机械提供一定的依据。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1(a) (b)为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型实施例一结构示意图。室内样品树振动位移测试装置的结构示意图。图3为本实用新型实施例二结构示意图。室内样品树振动加速度测试装置的结构示意图。图4为本实用新型室外活树振动测试实验测试装置图。
具体实施方式
实施例一本实施例为树木振动动态特性传递试验测试装置，其主要功能是完成对树木上不同点三维响应的动态特性参数(频率、相位角、幅值、加速度等)的测试，得到树木振动动态特性传递的规律。其结构如图1(a) (b)所示，图(a)、图(b)分别选用了不同激振装置，其中图(a)的激振装置包括信号发生器1，功率放大器2及激振器3，图(b)的激振装置包括变频器I (I)、滑轮机构2(1)及振动电机3(1)，测试装置还包括固定装置4、加速度传感器5、电荷放大器9、USB数据采集器11 (A/D转换器)、激光位移传感器6、12V稳压电源8、USB数据采集箱10以及安装了位移、加速度数据采集软件的笔记本电脑12，激光位移传感器6安装在三脚架上7。当测试样品树在树干处受不同频率激振时，可测试样品树树干部位不同高度、不同方向的振动幅值或动态位移，振动位移测试装置如图2所示，将样品树的底端竖直放置在底座4-3的孔穴里，并将若干个木销4-4塞入树干底端与孔穴侧面的空隙内，对样品树下端进行夹紧固定，丝杠螺栓夹紧机构4-2对树干进行夹紧，根据样品树干部直径的大小调节旋转手柄4-1，直至样品树被夹紧，12V稳压电源8供电激光位移传感器6，激光位移传感器固定在三脚架7上，通过调节三脚架的高低及角度，可以测试样品树不同高度、不同方向的振动位移，USB数据采集箱10通过USB数据线与笔记本电脑12连接，将振动电机3 (I)固定在试验设定的样品树的激振点位置，为了减小振动电机自重对测试结果的影响，故设计了如图所示的滑轮机构2(1)，测试过程中，通过调节变频器1(1)，测试不同频率下样品树的振动位移，测试结束后，将采集到的信号，通过数据采集软件分析及处理，可以直观的显示振动位移与时间的曲线图，并能显示振动位移的幅值大小及振动相位角。实施例二根据实施例一所述的测试系统的固定装置，样品树振动加速度测试装置如图3所示，激振器3通过激振连杆3-1作用树干激振点处，信号发生器I的信号通过功率放大器2放大后，经由激振器3产生不同形式(正弦信号、脉冲信号、函数信号等)及不同频率的激振力，加速度传感器5通过配用数据线与电荷放大器9的信号采集通道相连，根据试验所需加速度传感器的个数选用不同通道的电荷放大器，电荷放大器通过USB数据采集器11 (A/D转换器)将采集到的信号输入笔记本电脑12，由于传感器不能直接安装在树干或树枝上，故加工了一系列材质轻、表面光滑的木块，先将传感器通过螺栓固定在木块上，根据试验所需测试点的方向，木块通过热熔胶固定在树干或树枝的测试点上，可同时研究不同路径传递特性，如图路径1、路径II和路径III，测试过程中，通过改变信号发生器I发出的信号，得到不同激振力下，树干或树枝各测试点的振动加速度，测试结束后，通过振动测试系统软件对采集到的信号进行处理和分析，可以获得树干或树枝上各测试点的加速度随时间变化的曲线图、各测试点频谱分析图、运动轨迹图等，曲线图中可以标注峰值、峰峰值、有效值等数据，获得的数据可通过EXCEL导出，便于编辑使用。实施例三树木振动动态特性传递试验测试装置的室外试验如图4所示，由振动采收机I自带的偏心块式振动电机2提供激振力，其它实施步骤与实施例一、实施例二相同。该树木振动动态特性传递试验测试装置测试内容多，测试时，位移传感器和加速度传感器测试信号传输到计算机中，通过分析软件自动处理,直接显示测试点振动位移、振动加速度随时间变化的性能参数特性曲线，以图表形式将试验报告打印输出。本实施树木振动动态特性传递试验测试装置设计符合国家相关标准和ISO标准。其性能参数如下:除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。
权利要求1.一种树木振动动态特性传递试验测试装置，其特征是由激振装置、固定装置、振动位移测试装置和振动加速度测试装置组成。
2.根据权利要求1所述树木振动动态特性传递试验测试装置，其特征在于:振动位移测试装置连接方式:位移传感器、12V稳压电源、USB数据采集箱及笔记本电脑顺序连接；振动加速度测试装置连接方式:加速度传感器、电荷放大器、USB数据采集器及笔记本电脑顺序连接。
3.根据权利要求2所述的树木振动动态特性传递试验测试装置，其特征在于:所述振动位移测试装置采用三脚架固定位移传感器，三脚架平稳且可调任意高度，通过旋转三脚架上的连接杆可以测试不同方向的振动位移。
专利摘要本实用新型涉及一种测试装置，用于测试树木振动系统动态特性传递的装置，属于农林业果树采收设备测试技术领域。该测试装置包括固定装置、激振装置、振动加速度测试装置和振动位移测试装置。测试时，样品树树干底端置于底座的孔穴内，采用夹紧机构对树干进行夹紧；选用激振装置，将振动电机或激振器固定在样品树的激振点位置，激振点位置可调；加速度传感器和激光位移传感器采集的模拟信号，通过USB数据采集设备转换数据类型输入电脑，设定加速度传感器和激光位移传感器的位置，即可测得样品树不同点的振动响应值，通过数据处理，从而获得树木动态响应的传递特性，为设计更高效率的采收机械提供一定的依据。
文档编号G01N29/04GK203053919SQ20122052369
公开日2013年7月10日 申请日期2012年10月15日 优先权日2012年10月15日
发明者许林云, 翁凌云, 王长勤 申请人:南京林业大学