專利名稱：一種沖量式谷物流量測產裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種沖量式谷物流量測產裝置，屬農業機械領域。
背景技術：
作物產量是精細農業中需要獲取的重要信息，它集中反應了農田土壤特性、化肥利用、 地形結構、氣象因素、灌溉情況、蟲草侵害等因素對產量的影響。實時獲取的產量信息和 據此得到的產量圖是處方農作中不可缺少的信息。谷物質量流量傳感器作為作物產量測試 的關鍵核心部件，其性能直接影響產量圖的精度。
借助于谷物流量實時測量技術可以實現聯合收割機田間收獲過程中谷物產量的實時 測量。目前農用全球定位系統(GPS)的定位精度已經達到亞米級，谷物產量實時測量數 據與GPS提供的精確地理位置數據相結合，可得到反映小區田間收獲量分布的差異性信 息，而獲取該差異性信息和實現作物產量的自動計量及產量圖的自動生成技術是精細農業 技術體系中的重要基礎環節。有了小區產量分布圖，農戶就可以根據自己的經驗只是，分 析小區產量差異性的原因，選擇經濟適用的對策，在現實可行的條件下采取適當的措施加 以調控，也可以根據技術經濟發展的條件，利用先進的科技手段或智能化變量處方，實現 農業機械生產過程的自動調控。
目前沖量式谷物流量測產裝置大多采用應變片式傳感器對谷物流進行測量，將應變片
組安裝在懸臂梁上，讓谷物沖擊懸臂梁后應變片組便采集到流量信息。該結構的缺陷是
1. 輸出信號小、線性范圍窄、動態響應較差。
2. 由于應變片組工作需要外電路供電，使整體結構較為復雜。
3. 裝置振動以及地形的差異極大地影響了測量的精度。
4. 谷物沖擊后懸臂梁會產生較大的回彈，從而對測量精度產生很大影響。
發明內容
本發明的目的是為克服現有技術的不足，提供了一種高靈敏度的、低成本、結構簡單、 測量精度受機器振動及地形變化影響小的沖量式谷物流量測產裝置。
本發明采用的技術方案是箱體的上方開有谷物入口，在箱體內壁上固定錐狀谷物導 流體，在谷物導流體的正上方通過軸固定4個相互垂直的葉片；彈簧的一端固定在箱體內 壁上，另一端支撐位于水平位置的葉片活動端；在谷物導流體的正下方安裝鈸形力敏元件， 在力敏元件的底部邊沿固定壓電陶瓷片。在力敏元件的空腔底部中心位置固定補償壓電陶瓷片。壓電陶瓷片是用20 25個壓 電振子并聯燒結的復合壓電陶瓷片。 本發明的有益效果是
1. 由于力敏元件固定在壓電陶瓷上，沖擊后結構的回彈很小，提高測量精度。
2. 在同樣的谷物流量壓力作用下，本發明應用的復合壓電陶瓷片電荷輸出是一般壓 電陶瓷的20倍以上，因此不需要前置放大電路，極大地簡化了測量電路，提高了測量精
度，降低了設備成本。
3. 本發明由于采用了導流體裝置，使谷物即使在復雜地形和機器劇烈振動狀況下，
亦能全部沖擊到力敏元件上，保證了力敏元件完整地采集谷物沖量信息，從而保證了測量 精度。
4. 本發明由于采用了補償陶瓷采集了由于機器振動和環境變化對壓電陶瓷片電荷輸
出的影響，可以方便地在壓電陶瓷片的電荷輸出中消除機器振動和環境變化產生的影響。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進一步詳細說明。
圖l是本發明的結構圖； 圖2是圖1的左視局部剖視圖； 圖3是圖1中A-A向剖視圖。
圖中l.角鋼；2.箱體；3.彈簧；4.葉片；5.葉片；6.葉片；7.葉片；8.谷物導流體；9. 力敏元件；IO.壓電陶瓷片；ll.補償壓電陶瓷片；12.軸承座；13.軸承蓋；14.軸；15.螺釘； 16.軸承。
具體實施例方式
如圖l、 2所示，本發明整個裝置外形為方形箱狀，在箱體2的上方開有一個谷物入 口，在箱體2內壁上固定錐狀谷物導流體8。導流體8的上口固定在箱體2內壁上，下口 是谷物通口，有助于谷物集中落下。在谷物導流體8的正上方固定軸14，如圖3所示， 軸14的兩端通過軸承16和相應的軸承座12、軸承蓋13以及固定螺釘15牢固安裝箱體2 壁上。將4個相互垂直的葉片4、 5、 6、 7固定在軸14上。其中葉片4水平設置且其活動 端位于谷物入口的下方。彈簧3的一端固定在箱體2內壁上，另一端支撐水平位置的葉片 4的活動端。在谷物導流體8的正下方安裝鈸形力敏元件9，在力敏元件9的底部邊沿固 定粘有壓電陶瓷片IO,在力敏元件9的底部邊沿可均布固定若干個壓電陶瓷片10，該壓 電陶瓷片10的下端面位于箱體2的內底面上。可在箱體2的內底面焊接角鋼1，使壓電
陶瓷片10的下端面位于角鋼1上。在力敏元件9的空腔底部中心位置固定補償壓電陶瓷 片11。在力敏元件9的底部邊沿均勻分布3個壓電陶瓷片10。壓電陶瓷片10是采用20 —25個壓電振子并聯燒結的復合壓電陶瓷，電荷輸出是普通壓電陶瓷的20倍以上。
谷物進入箱體2后，首先落在葉片l上，隨后谷物積聚在葉片4與5之間。初始位置 時葉片1和彈簧3接觸，當谷物重量大于彈簧3向上的彈力后，葉片4逆時針旋轉與彈簧 3分離并且與箱體2內壁的間距逐漸變大，此時谷物通過該間隙流入錐形導流體9并落在 力敏元件9上，通過力敏元件9把谷物沖擊力傳遞到壓電陶瓷片IO上產生電壓信號，通 過壓電陶瓷片10采集力敏元件9受谷物沖擊的載荷時間歷程，通過補償壓電陶瓷片11采 集因機器振動和環境變化而引起的電荷輸出。在壓電陶瓷片10的電荷輸出中減去補償壓 電陶瓷片11的輸出即為因谷物對力敏元件9的沖擊而產生的電荷。葉片1旋轉90度后完 成一個循環，葉片2與彈簧3接觸，開始下一個循環。
權利要求
1、一種沖量式谷物流量測產裝置，其特征是箱體(2)的上方開有谷物入口，在箱體(2)內壁上固定錐狀谷物導流體(8)，在谷物導流體(8)的正上方通過軸(14)固定4個相互垂直的葉片(4、5、6、7)；彈簧(3)的一端固定在箱體(2)內壁上，另一端支撐位于水平位置的葉片(4)活動端；在谷物導流體(8)的正下方安裝鈸形力敏元件(9)，在力敏元件(9)的底部邊沿固定壓電陶瓷片(10)。
2、 根據權利要求1所述的一種沖量式谷物流量測產裝置，其特征是在力敏元件(9)的空腔底部中心位置固定補償壓電陶瓷片(11)。
3、 根據權利要求1所述的一種沖量式谷物流量測產裝置，其特征是在力敏元件(9)的底部邊沿均布固定若千個壓電陶瓷片(10)。
4、 根據權利要求3所述的一種沖量式谷物流量測產裝置，其特征是在力敏元件(9)的底部邊沿均布固定3個壓電陶瓷片(10)。
5、 根據權利要求1所述的一種沖量式谷物流量測產裝置，其特征是壓電陶瓷片(10)是用20 25個壓電振子并聯燒結的復合壓電陶瓷片。
全文摘要
本發明涉及一種沖量式谷物流量測產裝置，箱體的上方開有谷物入口，在箱體內壁上固定錐狀谷物導流體，在谷物導流體的正上方通過軸固定4個相互垂直的葉片；彈簧的一端固定在箱體內壁上，另一端支撐位于水平位置的葉片活動端；在谷物導流體的正下方安裝鈸形力敏元件，在力敏元件的底部邊沿固定壓電陶瓷片。在力敏元件的空腔底部中心位置固定補償壓電陶瓷片。本發明回彈小，測量精度高；不需要前置放大電路，可以方便地在壓電陶瓷片的電荷輸出中消除機器振動和環境變化產生的影響。
文檔編號G01F1/34GK101344411SQ20081012451
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月22日 優先權日2008年8月22日
發明者寧 任, 方舒遠, 高建民 申請人:江蘇大學