CN101216337A - 谷物流量实时试验测定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谷物流量实时试验测定装置及方法，输送带末端上方固定支架上装有正面对着待测物料的激光传感器；激光传感器的输出端和监测与控制***相连，输送带的主轴上装有转速传感器，且输出端和监测与控制***输入端相连，测得激光传感器到输送带的距离是定值，记为L₁，激光传感器测出待测物料到激光头的距离L₂，则待测物料的层厚为L₁－L₂，输送带的两侧挡板之间的距离为H，输送带的传动轴的直径为D，转速为，输送带厚度为l，单位体积内待测物料的容重为ρ，则通过输送带的待测物料的瞬时流量为：，本发明装置结构简单，测量精度高、抗干扰能力强、安装使用方便，性能稳定，无辐射，不会对操作人员和环境产生危害，调试及维修容易。测定方法简单精确。

Description

谷物流量实时试验测定装置及方法

技术领域

本发明涉及一种采用激光测量法对谷物流量实时试验测定装置及方法，可用于各种联合收割机、粮食加工及粮食仓储运输行业，可以对水稻、小麦、油菜、大豆、玉米等物料籽粒或其他散粒体的连续输送过程中的流量进行在线实时精确测定。

背景技术

“精细农业”是利用信息技术来管理农田的一种管理理念和措施。谷物产量是精细农业中需要获取的最重要的信息之一，它可以直接反映农田的信息(如土壤性质、肥效利用、水分、虫害等)对谷物产量的影响。由此农户可根据作物实际需要确定化肥、农药等的投入，从而达到节约成本、提高产量、减少环境污染的目的。获取农作物小区产量信息，建立小区产量空间分布图是实施精细农作的起点，也是实现作物生产过程中科学调控投入和制定管理决策措施的关键。谷物小区产量的精确测量是产量监测的关键因素，小区产量数据是生成产量图的主要依据，因此谷物流量传感器是精确农业测产***中的核心。根据作业环境和作业任务要求，谷物流量传感器既应具有较高的灵敏度和精度，又应具有很强的抗干扰能力。

目前国内外现有的谷物流量在线实时检测原理主要有体积流式、γ射线和质量流式三种。体积流式谷物流量传感器直接测量谷物的体积流量，其测量结果受谷物容积密度、含水率、机器倾斜度、探头污染等的影响，需经常清洗和标定，测量精度不高、性能不稳。γ射线谷物流量传感器测量精度较高，但辐射对操作人员和环境有一定的危害、使用成本较高，在一定程度上阻碍了大面积推广应用。冲量式谷物质量流量传感器具有安装方便、没有潜在污染等优点，但受标定精度、联合收割机前进速度、割幅宽度变化、谷物流动的稳定性、谷物含水率和密度的变化等因素的多重影响，测量精度不高。

经对现有技术文献的检索发现，悬臂式流量传感器(专利号：97233380.0)采用了悬臂梁方式实现对流体的流量测定，该传感器适合测量高粘度、低流速的高温流体，主要由受力臂和壳体和贴在壳体内壁的应变片组成。该实用新型主要靠受力臂引起的壳体变形来测量流体流量，容易受到外界振动的干扰而导致测量精度降低，因此，此专利中所述的传感器将无法应用于联合收割机测量谷物的流量。

谷物质量流量传感器(专利申请号：200510027054.8)采用测量手指、“门″字形固定架、弹性元件、信号变送模等实现谷物质量流量的检测，虽然有动力消振模块，但基于冲量式的测量本质，对振动仍较敏感，且受标定精度、谷物流动的稳定性、谷物含水率和密度的变化等因素的多重影响，测量精度不高，在联合收割机上得不到广泛应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有谷物流量测定装置的不足，提供了一种谷物流量实时试验测定装置，采用激光测距传感器进行谷物流量在线实时测定，该装置对机器的颠簸、震动、排粮间断和冲击带来的误差影响小。

本发明的另一目的在于提供一种谷物流量实时试验测定方法，可在线测定谷物流量。

本发明装置采用的技术方案是：包括电机、输送装置和流量检测装置，输送装置包括在集料器的底部有一送料搅龙，送料搅龙的出料口端部与垂直升运器相连，垂直升运器出口设有水平出粮搅龙，水平输送带位于出粮搅龙下方并有重叠；在出粮搅龙末端、输送带上方装有刮平器，输送带末端上方固定支架上装有正面对着待测物料的激光传感器；激光传感器的输出端和监测与控制***相连，变频调速电机固定在机架上，变频调速电机的控制线和监测与控制***的输入端相连，输送带的主轴上装有转速传感器，且输出端和监测与控制***输入端相连。

本发明方法采用的技术方案是：由监测与控制***可测得测得激光传感器到输送带的距离是定值，记为L₁，单位为毫米；激光传感器测出待测物料到激光头的距离L₂，单位为毫米；则待测物料的层厚为L₁-L₂，输送带的两侧挡板之间的距离为H，单位为毫米，输送带的传动轴的直径为D，单位毫米，监测与控制***测得输送带轴转速为

单位为转/分，输送带厚度为l，单位为毫米，单位体积内待测物料的容重为ρ，单位为公斤/立方米，则通过输送带的待测物料的瞬时流量为： $Q=\frac{\mathrm{\π}}{360}\mathrm{H\ω\ρ}(L_1-L_2)(D+l)\×{10}^{-9},$ 单位为公斤/秒，数据记录在监测与控制***中，通过积分还可计算出某段时间内谷物的总量。

本发明装置结构简单，测量精度高、抗干扰能力强、安装使用方便，性能稳定，无辐射，不会对操作人员和环境产生危害，调试及维修容易。测定方法简单精确。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1是本发明装置结构示意图

图2是图1中流量检测装置的局部放大视图，

图3是图2的右视图。

图中：1.支架，2.激光传感器，3.转速传感器，4.刮平器，401.刮板，402.扭簧，403.挡销，5.输送带6.出粮搅龙，7.升运器，8.监测与控制***，9.传动箱，10.集料器，11.送料搅龙，12.变频调速电机，13.机架，14.输送带挡板，15.待测物料，16.转速传感器。

具体实施方式

图1是谷物流量实时试验测定装置结构示意图，集料器10底部有一送料搅龙11，传动箱9安装在送料搅龙11一端，送料搅龙11的出料口端部与垂直升运器7相连，垂直升运器7出口设有水平出粮搅龙6处，水平输送带5位于出粮搅龙6下方，并有重叠，出粮搅龙6末端、输送带5上方装有刮平器4。输送带5的驱动轴上安装有转速传感器3，输送带5为高摩擦力橡胶同步带，在输送带5的两侧安装输送带挡板14，挡板14为摩擦较小的聚四氟乙烯板。在输送带5末端上方固定支架1上装有激光传感器2，且正对于待测物料15、输出端和监测与控制***8相连，变频调速电机12固定在机架13上，其控制线和监测与控制***8输入端相连，在输送带5主轴上装有高精度转速传感器16，且其输出端和监测与控制***8输入端相连。

流量检测装置结构包括输送带5、刮平器4、激光传感器2、转速传感器16等，如图2所示，在输送带5的传动轴方向上均匀分布2-4个激光传感器2，计算时取其平均值。输送带5为高摩擦力橡胶同步带，减少输送带与带轮的打滑，增加带与物料之间的摩擦力，输送带挡板14为摩擦较小的聚四氟乙烯板，可减少与物料之间的摩擦力。如图3所示，在刮平器4的安装轴上装有一扭簧402，刮板401下端触压在待测物料15上，上端连接刮平器4的安装轴。当待测物料15的流量发生变化时，扭簧402的作用力可自动调节，保证工作可靠性，通过挡销403可调整扭簧402的预紧力，可改变刮板401的压力，保证对不同物料的适应性。

若激光传感器到谷物输送带的距离是定值，记为L₁，单位为毫米；激光传感器测出谷物到激光头的距离L₂，单位为毫米；则谷物的层厚为L₁-L₂，输送带两侧挡板之间的距离为H，单位为毫米，输送带传动轴的直径为D，单位毫米，转速为单位为转/分，输送带厚度为l，单位为毫米，单位体积内谷物的容重为ρ，单位为公斤/立方米，则通过输送带谷物的瞬时流量， $Q=\frac{\mathrm{\π}}{360}\mathrm{H\ω\ρ}(L_1-L_2)(D+l)\×{10}^{-9},$ 单位为公斤/秒。

Claims (4)

1.一种谷物流量实时试验测定装置，包括电机、输送装置和流量检测装置，其特征在于：输送装置包括在集料器(10)的底部有一送料搅龙(11)，送料搅龙(11)的出料口端部与垂直升运器(7)相连，垂直升运器(7)出口设有水平出粮搅龙(6)，水平输送带(5)位于出粮搅龙(6)下方并有重叠；在出粮搅龙(6)末端、输送带(5)上方装有刮平器(4)，输送带(5)末端上方固定支架(1)上装有正面对着待测物料(15)的激光传感器(2)；激光传感器(2)的输出端和监测与控制***(8)相连，变频调速电机(12)固定在机架(13)上，变频调速电机(12)的控制线和监测与控制***(8)的输入端相连，输送带(5)的主轴上装有转速传感器(16)，且输出端和监测与控制***(8)输入端相连。

2.根据权利要求书1所述的谷物流量实时试验测定装置，其特征在于：在刮平器(4)的安装轴上装有一扭簧(402)，刮板(401)下端触压在待测物料(15)上，上端连接刮平器(4)的安装轴。

3.根据权利要求书1所述的谷物流量实时试验测定装置，其特征在于：在输送带(5)的传动轴方向上均匀分布2-4个激光传感器(2)。

4.一种谷物流量实时试验测定方法，其特征在于：由监测与控制***(8)可测得激光传感器(2)到输送带(5)的距离是定值，记为L₁，单位为毫米；激光传感器(2)测出待测物料(15)到激光头的距离L₂，单位为毫米；则待测物料(15)的层厚为L₁-L₂，输送带(5)的两侧挡板(14)之间的距离为H，单位为毫米，输送带(5)的传动轴的直径为D，单位毫米，监测与控制***(8)测得输送带轴的转速单位为转/分，输送带(5)厚度为l，单位为毫米，单位体积内待测物料(15)的容重为ρ，单位为公斤/立方米，则通过输送带(5)的待测物料(15)的瞬时流量为： $Q=\frac{\mathrm{\π}}{360}\mathrm{H\ω\ρ}(L_1-L_2)\left(D+l\right)\×{10}^{-9},$ 单位为公斤/秒，数据记录在监测与控制***(8)中，通过积分还可计算出某段时间内谷物的总量。

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