一种差分谷物流量传感器

1.本实用新型属于联合收割机谷物测产领域，具体涉及一种差分谷物流量传感器。


背景技术：

2.精准农业作为一种以信息技术为基础的现代农业管理理念已经在世界各地被人们所认可，它在未来将面临着很多挑战，也有着良好的发展机遇。联合收割机谷物测产是实践精准农业的核心内容之一，在各类测产装置中，冲量式谷物流量传感器因其安装方便、造价低廉、工作可靠且安全无污染等特点而成为国内外的研究热点。
3.冲量式谷物流量传感器的主要部件是弹性受力板和应变感应装置。从联合收割机谷物升运器出口抛洒出来的具有一定冲量(速度和质量)的谷物籽粒冲击到弹性受力板上，使应变感应装置产生应变，经电桥等转换为电压输出信号。由于谷物流量传感器固定在联合收割机上，联合收割机工作过程中产生的机体振动通过谷物升运器传递到弹性受力板上，从而使冲量式谷物流量传感器的输出信号中含有大量的背景振动噪声，对其测产精度影响很大。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本实用新型提供一种差分谷物流量传感器，通过设置两组完全相同的弹性体，一组受谷物冲击，另一组不受谷物冲击，分别测得收获机振动下的谷物冲击信号和单纯的收获机振动信号，依次将两组信号进行差分，进一步减轻了收获机振动对谷物流量传感器的干扰影响，提高了谷物流量传感器测产精度。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种差分谷物流量传感器，包括导流支架、冲击板、隔振板、检振板、应变片、垫片和弹性体；
7.所述隔振板包括第一隔振板、第二隔振板和第三隔振板；
8.所述弹性体包括第一弹性体和第二弹性体，导流支架、第一隔振板、第一弹性体、垫片和第二弹性体依次安装；
9.所述冲击板安装在第一弹性体上，冲击板与第一弹性体之间安装第二隔振板；
10.所述检振板安装在第二弹性体上，检振板与第二弹性体之间安装第三隔振板；
11.所述冲击板和检振板的结构相同；
12.每个所述弹性体上均安装有应变片。
13.上述方案中，所述导流支架的前板与后板形成v字形结构，导流支架的两侧设有侧板，形成导流机构。
14.上述方案中，所述冲击板和检振板形状为矩形。
15.上述方案中，所述弹性体为长方体，弹性体的正面设有长通孔，长通孔中间为矩形，两端为半圆形。
16.上述方案中，所述导流支架、第一隔振板、第一弹性体的上部、垫片和第二弹性体
的上部通过第一螺栓依次连接。
17.上述方案中，所述冲击板、第二隔振板、第一弹性体的下部通过第二螺栓连接；检振板、第三隔振板、第二弹性体通过第二弹性体的下部通过第三螺栓连接。
18.上述方案中，所述应变片安装在弹性体的长通孔侧面的应力集中点上，形成惠斯登电桥。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
20.本实用新型采用差分传感器，利用差分的方法大幅减弱了联合收割机车身的振动和左右倾斜对谷物流量传感器的影响。差分冲击式谷物流量传感器两块检测板的尺寸和材料完全一致，具有完全相同的动态特性，两块检测板检测到的振动信号是一对共模信号，采用差分的方法消除振动信号干扰，可获得准确的谷物冲击信号。该传感器结构简单、安装方便、成本低、性能稳定、测量精度高。
附图说明
21.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
22.图1是本实用新型一实施方式的结构示意图；
23.图2是本实用新型一实施方式安装位置示意图；
24.图3是本实用新型一实施方式弹性体结构示意图；
25.图4是本实用新型一实施方式冲击板和检振板结构示意图；
26.图5是本实用新型一实施方式隔振板结构示意图；
27.图6是本实用新型一实施方式导流支架结构示意图。
28.图中：1、导流支架；2、冲击板；301、第一隔振板；302、第二隔振板；303、第三隔振板；4、检振板；5、应变片；6垫片；7第一弹性体；701、长通孔；8、第二弹性体。
具体实施方式
29.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
30.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.如图1所示，为本实用新型所述差分谷物流量传感器的一种较佳实施方式，所述差分谷物流量传感器包括导流支架1、冲击板2、隔振板、检振板4、应变片5、垫片6和弹性体；
33.所述隔振板包括第一隔振板301、第二隔振板302和第三隔振板303；
34.所述弹性体包括第一弹性体7和第二弹性体8，导流支架1、第一隔振板301、第一弹性体7、垫片6和第二弹性体8依次安装；
35.所述冲击板2安装在第一弹性体7上，冲击板1与第一弹性体7之间安装第二隔振板302；
36.所述检振板3安装在第二弹性体8上，检振板3与第二弹性体8之间安装第三隔振板303；
37.每个所述弹性体上均安装有应变片5。
38.根据本实施例，优选的，如图6所示，所述导流支架1前板与后板形成v字形结构，左右边框处设有侧板，导流支架1宽度与联合收割机的出粮口的宽度相等；导流支架1下正前方和下方开口，正前方用于悬挂冲击板，下方开口用于落谷；优选的导流支架1采用厚度为 2mm的普通钢板制成，如图2所示，导流支架1通过6个定位孔与联合收割机机体安装在i 处。
39.如图3所示，上述方案中，弹性体为长方体；优选的，弹性体采用长
×
宽
×
厚为80mm
ꢀ×
12mm
×
12mm的硬铝合金制成，两个弹性体上部通过垫片6隔开，使其相互平行且不接触；
40.弹性体正面设有长通孔701，长通孔701中间为矩形，两端为半圆形，使该弹性体具有结构刚度高、稳定性好、灵敏度高、抗偏载和抗侧向能力强等特点；优选的，中间矩形长度为20mm，两端半圆形直径为10mm。
41.所述导流支架1、第一隔振板301、第一弹性体7的上部、垫片6和第二弹性体8的上部通过第一螺栓依次连接。
42.所述冲击板2、第二隔振板302、第一弹性体7的下部通过第二螺栓连接；检振板(4)、第三隔振板303、第二弹性体8的下部通过第三螺栓连接。
43.根据本实施例，优选的，所述应变片5安装在弹性体设有长通孔701的侧面的四个应力集中点上，应变片5的敏感方向沿着弹性体的长度方向，形成惠斯登电桥；优选的，应变片 5的典型结构包括敏感栅、基底、被覆层和引线，通过敏感栅的电阻应变效应，将弹性体的应变转变为阻值变化，用4个320ω的线栅式电阻应变片分别贴在弹性体的四个薄弱点a、b、 c、d的表面。
44.如图4所示，根据本实施例，优选的，所述冲击板2和检振板4的结构相同，形状为矩形；优选的，其宽度与出粮口的宽度相等，在上端中央处设置两个通孔；优选的，冲击板2 和检振板4的材料为4mm厚的聚甲基丙烯酸甲脂有机玻璃或pvc工程塑料，通孔直径为5mm。
45.如图5所示，根据本实施例，优选的，所述隔振板和垫片6上设有两个通孔；优选的，隔振板3采用两片长
×
宽
×
厚为12
×
20
×
3mm的硅橡胶，隔振板3的通孔直径为5mm。
46.本实用新型所提供的差分谷物流量传感器工作原理如下：
47.联合收割机收获时谷物通过净粮升运器被输送到粮仓顶部，具有一定速度的谷物被导流支架1引导打击冲击板2。在谷物周期性地撞击打击冲击板2时，此时经过导流支架1
和弹性体之间以及冲击板2和弹性体之间的隔振板3作用，过滤掉过联合收割机工作时而产生的低频振动，对于检振板4，其作用在于不直接接触谷物的测量，而用于检测收割机工作时自身产生与谷物冲击相似频率，最后经过应变片5的信号转换将冲击信号转化为电信号。冲击板2连接的弹性体所粘贴的应变片5的阻值会随着弹性体发生变形而改变，根据物理学上冲量的定义，在谷物撞击的速度已知的情况下，就可以通过测量谷物碰撞前后电阻的改变来实现谷物质量的实时测量。
48.在测量流量时，首先采取导流支架1与第一隔振板301降低收获机部分低频振动，减弱振动信号干扰；其次，冲击板2测量收获机振动下的谷物冲击信号，检振板4测量收获机传递给传感器的振动信号。由于冲击板2和检振板4的尺寸和材料完全一致，两个弹性体结构和材料也完全相同，因此具有完全相同的动态特性，冲击板2和检振板4又安装在同一孔位上，检测到的振动是一对共模信号，可用采用差分的方法消除振动信号，提高信噪比，从而差分前后振动信号功率计算出流量。
49.本实用新型通过设置两组完全相同的弹性体，一组受谷物冲击，另一组不受谷物冲击，分别测得收获机振动下的谷物冲击信号和单纯的收获机振动信号，依次将两组信号进行差分，进一步减轻了收获机振动对谷物流量传感器的干扰影响，提高了谷物流量传感器测产精度，且该传感器结构简单、安装方便、成本低、性能稳定。
50.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。