联合收获机膜盒喂入量测试方法、装置及喂入量传感器

摘要

本发明公开了一种联合收获机膜盒喂入量测试方法、装置及喂入量传感器。在膜盒(由膜片和传感器座组成)中配置电涡流传感器或称重传感器组成膜盒喂入量传感器，将其安装在联合收获机过桥出口处底板上成为膜盒喂入量测试装置，承受过桥输送和喂入作物的挤压力，将挤压力(膜片位移量、膜片位移力)信号转变为电信号，传输给喂入量测控仪表，进行联合收获机喂入量的测试，以利于控制联合收获机的生产效率。膜盒喂入量传感器安装简单，使用便捷，灵敏度高，测试精确，防雨防潮湿，实用性强。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种联合收获机喂入量测试方法、装置及喂入量传感器，属于农业装备监测技术领域及传感器技术领域。

背景技术：

联合收获机是实现农业机械化和农业现代化的重要技术装备。“喂入量”是联合收获机的重要设计参数和性能参数。对于谷物收获机械喂入量的测试，通常是采用人工或辅助装置接样，用样品总质量除以接样时间来得到谷物收获机械在一段时间内的平均喂入量。但是，利用这种方法无法对正在田间收获作业的谷物收获机械随机喂入量进行实时测试。

在收获季节，由于收获作物的品种、产量、密度、湿度、草谷比、千粒重，以及收获机的割幅、割茬、车速等多种因素的影响，致使联合收获机的喂入量随机变化，使得驾驶员很难控制收获机处于最佳工作(喂入量)状态。联合收获机为了抢农时和提高生产效率，常由于超额定(设计)喂入量而出现滚筒堵塞、脱离质量不高和损失率超标等故障；也会由于喂入量不足而没有充分发挥收获机的最高功效。由于驾驶员不知道联合收获机正在作业时的喂入量，所以联合收获机在实际作业中喂入量不是过高，就是不足，不易实施操控，难以实现高效率、高质量作业。

为了提高联合收获机的生产效率和作业质量，早在20世纪中叶，美国的一些农机专家和学者就曾对联合收获机过桥输送扭矩传感器、发动机转速传感器、割台搅龙扭矩传感器、籽粒输送搅龙扭矩传感器、清粮室空气压力传感器和谷粒流量计等六种传感器，进行联合收获机喂入量的实时测试和试验研究。前苏联利用脱粒负荷自动调节器进行喂入量测试，并在CK-4、尼瓦和科洛斯等型联合收获机上装机试验，上述研究均由于喂入量测试相关性较差、精度较低，至今未见普及应用。

上世纪90年代，中国专利号为90101728.0的发明专利，利用膜片应变测力原理，采用粘贴应变片的弹性膜片组成的测力传感器(称其为膜片应变喂入量传感器)，安装在联合收获机过桥出口处的底板上，利用喂入作物对弹性膜片挤压时所产生的应力应变来测试收获作物的随机喂入量，尽管该传感器测试灵敏度较低，还是取得了较好效果。近些年来，仍有新的喂入量测试传感器及相关研究不断面世，如国内不少农机研发单位，利用测试收获机滚筒转速监测联合收获机作业喂入量。江苏大学的专家和教授，通过过桥主动轴扭矩的测试，试验研究联合收获机喂入量测试方法和喂入量传感器，上述研究目前处于实验探索阶段。

发明内容：

本发明的目的就是针对现有联合收获机喂入量测试技术中的不足，提供了一种联合收获机膜盒喂入量测试方法、装置及喂入量传感器。

膜盒由膜片和传感器座组成，根据对膜片位移测试方法的不同，在膜盒中配置相应的传感器组成膜盒喂入量传感器。

本发明所述的膜盒喂入量测试方法：就是把膜盒喂入量传感器安装在联合收获机过桥出口处底板上，承受过桥输送和喂入作物的挤压力，将挤压力(膜片位移)信号转变为电信号(电压或电流)，进行联合收获机随机喂入量的实时测试。

将膜盒喂入量传感器安装在联合收获机过桥出口处底板上，从而构成了膜盒喂入量测试装置。膜盒喂入量测试装置以膜盒膜片承受过桥输送和喂入收获作物的挤压力，膜片在喂入作物挤压力作用下发生位移变形，在膜盒中配置膜片位移测试传感器，将喂入作物的挤压力信号转变为电信号，进行联合收获机喂入量的测试。

根据对膜片位移测试方法的不同，可采用不同的技术方案实现对挤压力信号的转换和喂入量的测试。本发明所述的喂入量传感器是在膜盒中配置电涡流传感器或称重传感器等技术方案得以实现。

在膜盒中配置电涡流传感器所组成的膜盒喂入量传感器称之为电涡流膜片位移喂入量传感器(简称为电涡流喂入量传感器)。在膜盒中配置称重传感器所组成的膜盒喂入量传感器称之为膜片称重喂入量传感器。

电涡流喂入量传感器是由弹性膜片、传感器座(二者组成膜盒)和电涡流传感器(由电涡流探头和前置器组成)组成。当联合收获机过桥喂入作物挤压膜盒弹性膜片时，弹性膜片与电涡流探头间的间隙(距离)发生变化，于是电涡流传感器就将膜片承受的挤压力(膜片位移量)信号转变为电信号，进行联合收获机喂入量的测试。

电涡流喂入量传感器通过电涡流探头检测膜片位移量，实现过桥喂入作物挤压力的测试方法，较膜片应变喂入量传感器具有：喂入量测试灵敏度高，分辨率好，便于信号传输；传感器整体密封，防雨防潮湿，工作稳定，膜片更换方便，消除了膜片在过桥安装容易翘曲的缺点，提高了联合收获机喂入量的测试性能。

膜片称重喂入量传感器是由弹性膜片、传感器座(二者组成膜盒)和力导杆、称重传感器组成。当联合收获机过桥喂入作物挤压膜盒弹性膜片时，弹性膜片受力发生位移变形，该膜片将通过顶住自身的力导杆把所承受的挤压力传递给连结力导杆的称重传感器，于是称重传感器就将膜片所承受的挤压力(膜片位移力)信号转变为电信号，进行联合收获机喂入量的测试。

膜片称重喂入量传感器通过装有力导杆螺栓的称重传感器检测膜片位移力，实现过桥喂入作物挤压力的测试方法，较膜片应变喂入量传感器具有：喂入量测试灵敏度高，分辨率好，便于信号传输；传感器整体密封，防雨防潮湿，工作稳定，膜片更换方便，消除了膜片在过桥安装容易翘曲的缺点。较电涡流喂入量传感器具有：高频振动干扰小，传感器成本低，具有传感器过载保护功能，提高了喂入量传感器的测试性能和安全性能。

本发明所述的膜盒喂入量测试方法、装置及喂入量传感器：膜盒传感器构造简单，整体结构紧凑，成本低廉，实用性强，可方便的安装在联合收获机过桥出口处底板上，对联合收获机改装小；喂入量测试灵敏、精确、便捷、可靠，能够满足各种类型联合收获机对随机喂入量实时测试的要求，并可为联合收获机自动控制提供技术基础，是农机手实时操控联合收获机工作状态(喂入量)、提高工作性能和作业质量、高效率作业的好帮手。

附图说明：

图1是本发明膜盒喂入量测试方法工作原理框图；

图2是本发明膜盒喂入量测试装置结构示意图；

图3是本发明膜盒喂入量传感器实施例1，电涡流喂入量传感器结构示意图；

图4是本发明膜盒喂入量传感器实施例2，膜片称重喂入量传感器结构示意图。

具体实施方式：

本发明所述的膜盒喂入量测试方法：膜盒由膜片和传感器座组成，在膜盒中配置测试膜片位移的传感器组成膜盒喂入量传感器，将膜盒喂入量传感器安装在联合收获机过桥出口处底板上，承受过桥输送和喂入作物的挤压力，将挤压力(膜片位移)信号转变为电信号，进行联合收获机喂入量的测试。该方法亦可称为膜片位移喂入量测试方法，其工作原理如图1所示：

联合收获机在田间收获作业时，收割台切割后的成熟作物由过桥输送进入主机，进行脱粒、分离和清选，实施作物籽粒的收获；安装在联合收获机过桥出口处底板上的膜盒喂入量传感器承受输送、喂入作物(喂入量)的挤压力，将挤压力(膜片位移)信号转变为电信号(电压或电流)，传输给喂入量测控仪表，实施联合收获机随机喂入量的实时采集和测试。

本发明所述的膜盒喂入量测试装置：将膜盒喂入量传感器2安装在联合收获机过桥1出口处底板上，从而构成了膜盒喂入量测试装置，其结构如图2所示：

膜盒喂入量测试装置由联合收获机输送和喂入收获作物的过桥1，以及安装在过桥出口处底板上的膜盒喂入量传感器2组成，膜盒由膜片和传感器座组成，膜盒喂入量传感器2以膜盒膜片承受过桥1输送和喂入收获作物的挤压力，膜盒中配置的膜片位移测试传感器，将喂入作物的挤压力(膜片位移)信号转变为电信号，进行联合收获机喂入量的测试。

根据对膜片位移测试方法的不同，膜盒中可配置两种膜片位移测试传感器而组成两种膜盒喂入量传感器：(1)电涡流喂入量传感器：在膜盒内配置电涡流传感器测试膜片位移量，以实现对过桥喂入量的测试；(2)膜片称重喂入量传感器：在膜盒内配置称重传感器测试膜片位移力，以实现对过桥喂入量的测试。上述两种膜盒喂入量传感器分述如下：

本发明膜盒喂入量传感器实施例1：如图3所示的电涡流喂入量传感器是由弹性膜片3、传感器座4和电涡流传感器探头6(含前置器)、后盖5、膜片紧固螺钉(或铆钉)9、探头锁紧螺母7、后盖紧固螺钉8等组成。电涡流传感器是由探头和前置器组成，前置器是为探头提供高频交流电流，将探头与金属弹性膜片之间的间隙(距离)及其变化信号转变为电压或电流信号输出的电子装置。前置器由于体积较大，一般不放入传感器座内。膜片紧固螺钉(或铆钉)9将弹性膜片3紧固在传感器座4的上面(或采用焊接方法将弹性膜片3周边与传感器座4的上面焊合)，探头锁紧螺母7将探头6与传感器的后盖5锁紧，由后盖紧固螺钉8将后盖5紧固在传感器座4上。电涡流喂入量传感器工作时，用螺栓穿过传感器座4的孔将其紧固在联合收获机过桥出口处底板开的孔上。

联合收获机在收获作业时，通过过桥喂入的作物挤压电涡流喂入量传感器的弹性膜片3，弹性膜片3受挤压改变了与电涡流传感器探头6的间隙(距离)，电涡流传感器将探头6与膜片3的间隙(膜片位移量)变化信号转变为电信号(电压或电流)，传送给喂入量测控仪表，实现联合收获机随机喂入量的实时测试。

本发明膜盒喂入量传感器实施例2：如图4所示的膜片称重喂入量传感器是由弹性膜片10、力导杆螺栓11、传感器座12、线塞13、称重传感器15、后盖17、称重传感器紧固螺钉14、力导杆锁紧螺母16、后盖紧固螺钉18和膜片紧固螺钉(或铆钉)19等组成。螺钉(或铆钉)19将弹性膜片10紧固在传感器座12的上面(或采用焊接方法将弹性膜片10周边与传感器座12的上面焊合)，称重传感器紧固螺钉14将称重传感器15紧固在传感器座12上，力导杆螺栓11穿过称重传感器15一端的螺纹孔顶住弹性膜片10，然后用力导杆锁紧螺母16锁紧，后盖17由后盖紧固螺钉18固定在传感器座12上。称重传感器15的接线(电缆)由线塞13穿过与其连接。膜片称重喂入量传感器工作时，用螺栓穿过传感器座12的孔将其紧固在联合收获机过桥出口处底板开的孔上。

联合收获机在收获作业时，通过过桥喂入的作物挤压膜片称重喂入量传感器的弹性膜片10，弹性膜片10将挤压力通过力导杆螺栓11传递给称重传感器15，称重传感器15将喂入作物的挤压力(膜片位移力)信号转变为电信号(电压或电流)，传送给喂入量测控仪表，实现联合收获机随机喂入量的实时测试。