关 键 词：

收获 谷物 流量传感器 实验 总体 设计

资源描述：

收获机谷物流量传感器实验台总体设计,收获,谷物,流量传感器,实验,总体,设计

内容简介：

1、自己为什么选择这个课题？2、研究这个课题的意义和目的是什么？3、全文的基本框架、基本结构是如何安排的？4、全文的各部分之间逻辑关系如何？5、在研究本课题的过程中，发现了那些不同见解？对这些不同的意见，自己是怎样逐步认识的？又是如何处理的？6、论文虽未论及，但与其较密切相关的问题还有哪些？7、还有哪些问题自己还没有搞清楚，在论文中论述得不够透彻？8、写作论文时立论的主要依据是什么？ 对以上问题应仔细想一想，必要时要用笔记整理出来，写成发言提纲，在答辩时用。这样才能做到有备无患，临阵不慌。二、答辩技巧 学生首先要介绍一下论文的概要，这就是所谓“自述报告”，须强调一点的是“自述”而不是“自读”。这里重要的技巧是必须注意不能照本宣读，把报告变成了“读书”。“照本宣读”是第一大忌。这一部分的内容可包括写作动机、缘由、研究方向、选题比较、研究范围、围绕这一论题的最新研究成果、自己在论文中的新见解、新的理解或新的突破。做到概括简要，言简意赅。不能占用过多时间，一般以十分钟为限。所谓“削繁去冗留清被，画到无时是熟时”，就是说，尽量做到词约旨丰，一语中的。要突出重点，把自己的最大收获、最深体会、最精华与最富特色的部分表述出来。这里要注意一忌主题不明；二忌内容空泛，东拉西扯；三忌平平淡淡，没有重点。 在答辩时，学生要注意仪态与风度，这是进入人们感受渠道的第一信号。如果答辩者能在最初的两分种内以良好的仪态和风度体现出良好的形象，就有了一个良好的开端。有人将人的体态分解为最小单位来研究（如头、肩、胸、脊、腰等）认为凹胸显现怯懦、自卑，挺胸显示情绪高昂但过分则为傲慢自负；肩手颈正显示正直、刚强，脊背挺拔体现严肃而充满自信。但过于如此，就会被人看作拘泥刻板保守，略为弯腰有度，稍稍欠身可表示谦虚礼貌。孙中山先生曾说过“其所具风度姿态，即使全场有肃然起敬之心，举动格式又须使听者有安静详和之气”他的这番金玉良言，对我们确实有很大的启发。在听取教师提问时所要掌握的技巧要领是：沉着冷静，边听边记精神集中，认真思考既要自信，又要虚心实事求是，绝不勉强听准听清，听懂听明 在回答问题时所要掌握的技巧是构思时要求每个问题所要答的“中心”“症结”“关健”在哪里？从哪一个角度去回答问题最好？应举什么例子来证明？回答问题的内容实质上是一段有组织的“口头作文”。这就要一、文章应有论点、论据。二、有开头主体与结尾。三、有条理、有层次。四、应用词确当，语言流畅。五、应口齿清楚、语速适度。开头要简洁：单刀直入，是最好的开头，开门见山地表述观点，在答辩中是最好的办法。主体部份的表述可条分缕析，即把所要回答的内容逐条归纳分析，实际上是对自己掌握的材料由此及彼，由表及里地做整理。这样的表述就不会流于表面，而能深入本质。条分缕析可以把自己掌握的一些实际例子合并，整理成若干条目，列成几个小标题：分成几点，一点一点，一条一条地说出。满碗的饭必须一口一口吃，满肚子的道理也必须一条一条讲出来，环环相扣，条条相连，令人听完后有清楚的印象。假如在准备的时候已经准备了一个较完整的提纲，那么沿着回答问题的主线，再穿上一些玉珠（举例子）就可以做到中心明确，条理清楚，有理有例了。 作为将要参加论文答辩同学，首先而且必须对自己所著的毕业论文内容有比较深刻理解和比较全面的熟悉。这是为回答毕业论文答辩委员会成员就有关毕业论文的深度及相关知识面而可能提出的论文答辩问题所做的准备。所谓“深刻的理解”是对毕业论文有横向的把握。例如题为创建名牌产品发展民族产业的论文，毕业论文答辩委员会可能会问“民族品牌”与“名牌”有何关系。尽管毕业论文中未必涉及“民族品牌”，但 参加论文答辩的学生必须对自己的毕业论文有“比较全面的熟悉”和“比较深刻的理解”，否则，就会出现尴尬局面。二、论文答辩图表穿插任何毕业论文，无论是文科还是理科都或多或少地涉及到用图表表达论文观点的可能，故我认为应该有此准备。图表不仅是一种直观的表达观点的方法，更是一种调节论文答辩会气氛的手段，特别是对私人论文答辩委员会成员来讲，长时间地听述，听觉难免会有排斥性，不再对你论述的内容接纳吸收，这样，必然对你的毕业论文答辩成绩有所影响。所以，应该在论文答辩过程中适当穿插图表或类似图表的其它媒介以提高你的论文答辩成绩。三、论文答辩语流适中进行毕业论文答辩的同学一般都是首次。无数事实证明，他们论文答辩时，说话速度往往越来越快，以致毕业答辩委员会成员听不清楚，影响了毕业答辩成绩。故毕业答辩学生一定要注意在论文答辩过程中的语流速度，要有急有缓，有轻有重，不能像连珠炮似地轰向听众。四、论文答辩目光移动毕业生在论文答辩时，一般可脱稿，也可半脱稿，也可完全不脱稿。但不管哪种方式，都应注意自己的目光，使目光时常地瞟向论文答辩委员会成员及会场上的同学们。这是你用目光与听众进行心灵的交流，使听众对你的论题产生兴趣的一种手段。在毕业论文答辩会上，由于听的时间过长，委员们难免会有分神现象，这时，你用目光的投射会很礼貌地将他们的神“拉”回来，使委员们的思路跟着你的思路走。五、论文答辩体态语辅助虽然毕业论文答辩同其它论文答辩一样以口语为主，但适当的体态语运用会辅助你的论文答辩，使你的论文答辩效果更好。特别是手势语言的恰当运用会显得自信、有力、不容辩驳。相反，如果你在论文答辩过程中始终直挺挺地站着，或者始终如一地低头俯视，即使你的论文结构再合理、主题再新颖，结论再正确，论文答辩效果也会大受影响。所以在毕业论文答辩时，一定要注意使用体态语。六、论文答辩时间控制一般在比较正规的论文答辩会上，都对辩手有答辩时间要求，因此，毕业 论文答辩学生在进行论文答辩时应重视论文答辩时间的掌握。对论文答辩时间的控制要有力度，到该截止的时间立即结束，这样，显得有准备，对内容的掌握和控制也轻车熟路，容易给毕业论文答辩委员会成员一个良好的印象。故在毕业论文答辩前应该对将要答辩的内容有时间上的估计。当然在毕业论文答辩过程中灵活地减少或增加也是对论文答辩时间控制的一种表现，应该重视。七、论文答辩紧扣主题在校园中进行毕业论文答辩，往往辩手较多，因此，对于毕业论文答辩委员会成员来说，他们不可能对每一位的毕业论文内容有全面的了解，有的甚至连毕业论文题目也不一定熟悉。因此，在整个论文答辩过程中能否围绕主题进行，能否最后扣题就显得非常重要了。另外，委员们一般也容易就论文题目所涉及的问题进行提问，如界能自始至终地以论文题目为中心展开论述就会使评委思维明朗，对你的毕业论文给予肯定。八、论文答辩人称使用在毕业论文答辩过程中必然涉及到人称使用问题，我建议尽量多地使用第一人称，如“我”“我们”即使论文中的材料是引用他人的，用“我们引用”了哪儿哪儿的数据或材料，特别是毕业论文大多是称自己作的，所以要更多使用而且是果断地、大胆地使用第一人称“我”和“我们”。如果是这样，会使人有这样的印象：东西是你的，工作做了不少！（摘自：青年科学2003.8，原文：“毕业论文答辩应注意的几个问题”各位老师，下午好！ 我叫，是专业的学生，我的论文题目是-，论文是在*导师的悉心指点下完成的，在这里我向我的导师表示深深的谢意，向各位老师不辞辛苦参加我的论文答辩表示衷心的感谢，并对三年来我有机会聆听教诲的各位老师表示由衷的敬意。下面我将本论文设计的目的和主要内容向各位老师作一汇报，恳请各位老师批评指导。首先，我想谈谈这个毕业论文设计的目的及意义。作为计算机应用的一部分,图书销售管理系统对图书销售进行管理,具有着手工管理所无法比拟的优点,极大地提高图书销售管理效率及在同行业中的竞争力.因此，图书销售管理系统有着广泛的市场前景和实际的应用价值.其次，我想谈谈这篇论文的结构和主要内容。本文分成五个部分.第一部分是综述.这部分主要论述本系统开发的目的和意义，与业务相关的管理原理，以及与系统相关MIS系统开发原理与方法。第二部分是系统分析.这部分分析用户需求,进行调查研究和分析,目的是根据用户的需求和资源条件,以现状为基础,确定新系统的逻辑模型,即从抽象的信息管理角度出发,为使用户满意,系统应对哪些信息做怎样一些存储、变换与传递，具备哪些功能，从而明确系统应该做些什么。第三部分是系统设计.通过系统总体设计及详细设计对系统分析的结果进行整合,目的是要得到一个令用户满意的良好的实现方案。第四部分是系统实现.根据系统设计的内容，讨论了该系统对人员与平台的要求,以及数据库表结构的建立与数据输入,并进行应用程序设计与测试.第五部分是系统运行.这部分描述了系统操作使用的方法,进行一些系统测试，并评价了该系统.最后，我想谈谈这篇论文和系统存在的不足。这篇论文的写作以及系统开发的过程，也是我越来越认识到自己知识与经验缺乏的过程。虽然，我尽可能地收集材料，竭尽所能运用自己所学的知识进行论文写作和系统开发，但论文还是存在许多不足之处,系统功能并不完备，有待改进.请各位评委老师多批评指正，让我在今后的学习中学到更多。谢谢！ 学士学位毕业设计收获机谷物流量传感器试验台总体设计学 生 姓 名：邢海涛学 号：20064021013指 导 教 师：王 熙所 在 学 院：工程学院专 业：农业机械化及其自动化中国大庆2010年 5月1课题设计的目的n 信息技术和人工智能技术的高速发展促使一种新颖农业生产管理思想的诞生，从而产生了对农作物实施定位管理、根据实际需要进行变量投入等农业生产的精准管理思想，在这个基础上，精准农业应运而生，它将农业带入数字和信息时代，是21世纪农业的重要发展方向。而作为精准农业最基础的精确收获也日益被人们重视起来。产量监测系统是精准农业的重要组成部分,而谷物流量传感器在产量监测中又起到决定性的作用，因此对收获机谷物流量传感器试验台的设计研究可以发展产量监测系统，最终目的是为促进我国精确农业技术的快速发展和精确农业设备的国产化作出努力。2课题研究的意义设计谷物流量传感器试验台对于产量监测系统有一定的实际意义，而研究应用产量监测系统是精确收获的前提条件之一，精确收获在整个精准农业体系中起着一个承上启下的作用，它既是一个工作循环的结束，又是下一个循环的开始。因此做好精确收获的管理和决策对于精确农业有十分重要的意义。3国外研究发展状况 国外已经开发出功能完备的精确收获机械，世界上各种比较先进的联合收割机上都配备有产量监测系统。其中比较著名的也是比较成熟的有麦塞弗格森公司的 F40 联合收割机，纽荷兰公司的 TX64 联合收割机，约翰迪尔公司以及凯斯公司的各种大型联合收割机等。 而其中作为产量监测系统的重要组成部分的流量传感器，国际上已经开发出多种利用不同原理来测产的流量传感器。4国内研究发展状况 在我国精准农业迅速发展的带动下，很多科研机构也开始着手产量监测系统方面的研究。中国农业大学设计开发了应用于联合收割机的谷物产量监视系统，上海交通大学也作过类似的研究。主要工作是研制开发产量监测器，以及与之相配套的软件控制系统 江苏省现代农业装备与技术研究室就曾对收割机谷物流量传感器的现状与存在的问题做过研究，分析了我国联合收割机谷物流量传感器存在的问题及发展趋势5设计原理 .产量监测原理谷物联合收获机智能测产系统测得的产量是指一定时间间隔内单位面积的物产量,表达式为 2.谷物流量传感器原理冲量式谷物流量传感器的基本组成为传感器支架、弹性受力板、电缆、转换电路，其工作原理是基于电阻应变式传感器的工作原理，该传感器安装在谷物联合收获机的升运器出口。工作时，谷物在升运器刮板的作用下向后方抛送，具有一定速度和质量的谷物产生一冲量作用在流量传感器的弹性受力元件上，使传感器弹性元件发生变形，并使传感器中电阻应变片输出电阻发生变化，再通过传感器转换电路输出电压信号，谷物冲量越大，谷物作用在弹性元件上的力越大，转换电路中应变片变形越大，其电阻变化越大，输出电压值越高。通过标定可将输出电压信号转变为谷物质量流量值，从而测得单位时间内谷物联合收获机出粮口的流量值。6工作过程： 谷物从左下方的入粮口进入，经过提升机进行运送，靠惯性打击到上端的冲量式传感器上，传感器根据打击力的大小产生不同的电压信号，进行第一次的产量监测。因为重力的作用，谷物垂直落下，进入过度粮箱，随后经排料口回到主粮箱。同时在谷物提升机中部安装水分传感器，提取小部分的谷物，通过谷物水分传感器进行谷物水分的测定。 后续工作1.数据的传输和处理 数据采集时将从冲量式传感器传来的微小信号，经过运算放大电路将信号放大后，经A/D转换电路，模拟信号转换为数字信号。采集数据时按下开始键，接受信号的同时采集重量信号，接受到的信息与重量信息共同存储在采集板的随机读写存储器中，然后RAM不能长期存储数据，数据存到规定的数目后存到串行EEPROM。EEPROM插入读写电路板，读写电路板通过串口与PC机通讯，当受到并确认PC机发出的信号后，通过串口将数据串入PC机中的数据库。 收获机谷物流量传感器试验台总体设计,专 业：农业机械化及其自动化 姓 名：邢海涛 学 号：20064021013 指导教师：王熙,答辩纲要,第一部分：课题设计的目的 第二部分：课题设计的意义 第三部分：国外研究发展状况 第四部分：国内研究发展状况 第五部分：设计原理 第六部分：主要设计参数 第七部分：试验台整体结构设计 第八部分：后续工作 第九部分：总结 第十部分：致谢,课题设计的目的,信息技术和人工智能技术的高速发展促使一种新颖农业生产管理思想的诞生，从而产生了对农作物实施定位管理、根据实际需要进行变量投入等农业生产的精准管理思想，在这个基础上，精准农业应运而生，它将农业带入数字和信息时代，是21世纪农业的重要发展方向。而作为精准农业最基础的精确收获也日益被人们重视起来。,产量监测系统是精准农业的重要组成部分,而谷物流量传感器在产量监测中又起到决定性的作用，因此对收获机谷物流量传感器试验台的设计研究可以发展产量监测系统，最终目的是为促进我国精确农业技术的快速发展和精确农业设备的国产化作出努力。,课题研究的意义,设计谷物流量传感器试验台对于产量监测系统有一定的实际意义，而研究应用产量监测系统是精确收获的前提条件之一，精确收获在整个精准农业体系中起着一个承上启下的作用，它既是一个工作循环的结束，又是下一个循环的开始。因此做好精确收获的管理和决策对于精确农业有十分重要的意义。,国外研究发展状况,国外已经开发出功能完备的精确收获机械，世界上各种比较先进的联合收割机上都配备有产量监测系统。其中比较著名的也是比较成熟的有麦塞弗格森公司的 F40 联合收割机，纽荷兰公司的 TX64 联合收割机，约翰迪尔公司以及凯斯公司的各种大型联合收割机等。 而其中作为产量监测系统的重要组成部分的流量传感器，国际上已经开发出多种利用不同原理来测产的流量传感器。,国内研究发展状况,在我国精准农业迅速发展的带动下，很多科研机构也开始着手产量监测系统方面的研究。中国农业大学设计开发了应用于联合收割机的谷物产量监视系统，上海交通大学也作过类似的研究。主要工作是研制开发产量监测器，以及与之相配套的软件控制系统 江苏省现代农业装备与技术研究室就曾对收割机谷物流量传感器的现状与存在的问题做过研究，分析了我国联合收割机谷物流量传感器存在的问题及发展趋势,设计原理,1.产量监测原理 谷物联合收获机智能测产系统测得的产量是指一定时间间隔内单位面积的物产量,表达式为 式中 实际测得的单位面积、单位时间谷物产量 联合收获机的损失率 联合收获机前进速度 流量传感器计量产量数据的时间间隔 收割谷物有效幅宽 单位时间内收获的谷物质量流量 实际收获谷物的含水率 市场谷物标准的含水率,2.谷物流量传感器原理 冲量式谷物流量传感器的基本组成为传感器支架、弹性受力板、电缆、转换电路，其工作原理是基于电阻应变式传感器的工作原理，该传感器安装在谷物联合收获机的升运器出口。工作时，谷物在升运器刮板的作用下向后方抛送，具有一定速度和质量的谷物产生一冲量作用在流量传感器的弹性受力元件上，使传感器弹性元件发生变形，并使传感器中电阻应变片输出电阻发生变化，再通过传感器转换电路输出电压信号，谷物冲量越大，谷物作用在弹性元件上的力越大，转换电路中应变片变形越大，其电阻变化越大，输出电压值越高。通过标定可将输出电压信号转变为谷物质量流量值，从而测得单位时间内谷物联合收获机出粮口的流量值。,主要设计参数,本文自行设计谷物提升机，粮仓，并且选用了水分传感器以及冲量式传感器，进行了收获机谷物流量传感器实验台的总体设计。 电动机：Y132S-8 变频器：FVR-E11S系列通用变频器 链 速:v=1.4m/s 中心距:a=2038mm 链的型号:A型单排滚子链16A-1X170 刮板的尺寸:70X140,试验台整体结构设计,1.主粮仓 2.谷物提升机 3.冲击式谷物流量传感器 4支架,工作过程： 谷物从左下方的入粮口进入，经过提升机进行运送，靠惯性打击到上端的冲量式传感器上，传感器根据打击力的大小产生不同的电压信号，进行第一次的产量监测。因为重力的作用，谷物垂直落下，进入过度粮箱，随后经排料口回到主粮箱。同时在谷物提升机中部安装水分传感器，提取小部分的谷物，通过谷物水分传感器进行谷物水分的测定。,后续工作 1.数据的传输和处理 数据采集时将从冲量式传感器传来的微小信号，经过运算放大电路将信号放大后，经A/D转换电路，模拟信号转换为数字信号。采集数据时按下开始键，接受信号的同时采集重量信号，接受到的信息与重量信息共同存储在采集板的随机读写存储器中，然后RAM不能长期存储数据，数据存到规定的数目后存到串行EEPROM。EEPROM插入读写电路板，读写电路板通过串口与PC机通讯，当受到并确认PC机发出的信号后，通过串口将数据串入PC机中的数据库。,2. 系统的校准及设定 由于谷物流量传感器，谷物水分传感器都有各自的序列号及出厂校准参数，因此在使用前要输入参数，否则系统无法使用。 (1)时钟设置 (2)谷物名称设置 (3)温度传感器校准及标定 (4)谷物水分传感器校准及标定 (5)谷物流量的校准及标定,结论,本文的主要工作是利用自制收获机谷物流量传感器试验台，通过冲量式传感器以及谷物水分传感器对谷物的产量进行监测。最后由谷物的产量及测得的数据进行冲击式谷物流量传感器的校正。 由于时间仓促，经验欠缺，实践中很可能会出现一些问题或操作上的不便，需进一步完善。,致谢,本文是在我的导师王熙老师的悉心指导下完成的。王老师在我设计期间为我创造了良好的设计环境，给予了我莫大的精神鼓舞和动力，他经常监督我的论文情况，并为我的论文提出了宝贵的意见，对我的论文能顺利完成起到了很大的作用，在论文完成之际，谨向王老师致以深深的感谢和崇高的敬意。 最后，谨向其他所有帮助过我的老师和同学们表示衷心的感谢。,谢谢观看,专 业农业机械化及其自动化学 院工程学院姓 名邢海涛指导教师王熙论文（设计）题 目收获机谷物流量传感器试验台总体设计毕业论文（设计）前期工作小结在图书馆阅读了一些有关谷物流量传感器的资料与书籍，对冲击式谷物流量传感器及水分传感器原理和过程有了更深刻的理解，同时由于要进行试验台总体设计，在Auto CAD，CAXA方面加强了训练，以便能够更加熟练画出装配图。认识到谷物流量传感器与测产系统之间有着密切的联系，就必须用系统的方法来研究，学会用辨证统一的观点来科学地分析与得出结论。同时，在理论方面的准备进度慢些，也常与同学和老师交流讨论，认识到自己要学的知识很多，时间又十分紧迫，自己必须合理安排时间，提高效率，按时按质完成毕业设计。毕业论文（设计）中期工作小结 更加明确了谷物流量传感器对测产的影响作用，所以设计收获机谷物流量传感器试验台有着非常重要的意义。要想达到这一目的，就要对其工作原理有很明确的认识。 对试验方案的设计在整个设计过程中起着关键的作用，必须认真对待，否则会造成整个设计的失败。另外，进行合理的设计，以便得出的结论让人信服。 总之，在整个毕业设计的前期工作中，自己虽然取得了一些成绩，但更艰巨的任务还在后面，自己必须拿出百倍的信心和勇气来顺利地完成毕业设计。指导教师意见指导教师签名：2010 届本科生毕业论文（设计）中期汇报表 填表日期：2010年5月11日2010届本科生毕业论文（设计）中期检查表（教师用）专 业农业机械化及其自动化所在院系工程学院指导教师检查人数工作进度情况（对照学生的计划进程表和任务书）：工作态度情况（学生对毕业设计、毕业论文的认真程度、纪律及出勤情况；指导教师具体指导情况）：质量评价（学生前期已完成的工作的质量情况）： 存在的问题与建议：填表时间：毕业设计(论文)开题报告设计题目： 收获机谷物流量传感器试验台总体设计 学生姓名： 邢海涛 学 号： 20064021013 专 业： 农业机械化及其自动化 指导教师： 王熙 2010 年 3 月 20 日 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：一、本课题的研究目的与意义收获机谷物流量传感器试验台，可以实现通过谷物流量传感器实现测产的目的。“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1。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2。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3。因此,谷物流量传感器是精确农业测产系统中的核心，具有非常重要的现实意义和应用价值。目前，我国中小型谷物联合收割机大多采用搅龙式输粮装置，因此研究适合搅龙式输送器的谷物流量传感器是一个发展方向。开发基于新原理的高灵敏度、低成本、无潜在环境污染的谷物流量传感器，进一步提高测量精度，减小机器的颠簸、震动、排粮的间断和冲击带来的误差是当前谷物流量传感器的研究热点。 综上所诉，谷物流量传感器是整个测产系统的核心，试验台的总体设计具有一定的实际目的及意义。二、国内外研究现状（一）国内研究现状精准农业是农业科技革命的重要成果和农业知识创新工程的重要部分，近年来由发达国家逐步推广到发展中国家。我国是一个农业大国，精准农业作为一项新生技术，直到20世纪90年代国内才开始了精准农业方面的研究6 ，并先后在北京、上海、陕西、黑龙江、新疆等地建立起一定规模的实验区，以探索我国精准农业之路，有效地促进了我国对精准农业技术的吸收和研究。由于我国幅员辽阔，地理环境千差万别，地区经济发展不平衡，特别是农业生产的规模化和标准化程度仍很低，国内精准农业技术的研究和应用总体上仍处于起步阶段，但已引起各方面重视7 。我国上海、北京等地以及新疆、东北的大型农场已经形成了对精准农业技术的需求，沿海发达地区和黄淮海平原也存在巨大的潜在需求。可以预测，随着我国精准农业技术系统研究和开发的不断成熟，我国精准农业技术系统和设备产业化前景非常光明，其技术和产品的销售产值将在数亿元以上。而该产业化能否兴起，关键在于我们能否开发出适应我国技术、经济水平和生产方式的价格低廉、性能稳定的技术体系平台和设备，以及我国农业生产的水平和经营方式能否适应精准农业的发展8。其中基于精准农业的发展，谷物产量方面得研究也有一定的发展，收获机谷物流量传感器作为其核心部分也已有很多的研究人员已经研究发表了一些成果，像江苏省现代农业装备与技术研究室就曾对收割机谷物流量传感器的现状与存在的问题做过研究，分析了我国联合收割机谷物流量传感器存在的问题及发展趋势9，指出“我国中小型谷物联合收割机大多采用搅龙式输粮装置,因此研究适合搅龙式输送器的谷物流量传感器是一个发展方向。开发基于新原理的高灵敏度、低成本、无潜在环境污染的谷物流量传感器,进一步提高测量精度,减小机器的颠簸、震动、排粮的间断和冲击带来的误差是当前谷物流量传感器的研究热点。10” 我国对于收获机谷物流量传感器试验台还有一定的研究与发展空间。（二）国外研究现状精准农业在美国等发达国家已经形成一种高新技术与农业生产相结合的产业，已被广泛承认是可持续发展农业的重要途径，并无疑是21世纪领先的农业生产技术 。美国是精准农业发展最早的国家，于20世纪80年代初提出精准农业的理念和设想，20世纪90年代初进入生产实际应用，部分技术和设备已经成熟和成型，且取得了很大经济效益，但尚未形成系统，仍处于研究发展阶段 。精准农业是在发达国家大规模经营和机械化操作条件下发展起来的，目前已在世界许多国家展开了研究和应用实践。11除此，英国、德国、荷兰、法国、加拿大、澳大利亚、巴西、意大利、俄罗斯等国家都有开展精准农业研究和应用的报道12日本、韩国等国家近年来也加快开展了精准农业的研究工作，其中日本开展的研究项目重点着眼于传感和控制等有关农业机械化。总之，目前国际上对精准农业技术的发展潜力及应用前景有了广泛共识，将其作为发展农业高新技术应用的重要内容，称其为可持续发展农业的重要途径。 13。谷物测产技术在国外已经发展的比较成熟，在精细农业研究中，国外已商品化的产量监视系统产品集中于谷类作物收获机械方面，主要有美国 CASE IH 公司的 AFS ( Advanced Farming System )系统，英国 AGCO 公司的 FieldStar 系统，美国 John Deree 公司的 Greenstar 系统，美国 AgLeader 公司 PF ( Precision Farming )系统及英国 RDS 公司的产量监测系统等14。这些系统都具有功能较强的 GIS 综合功能，能自动完成产量监测和生成产量分布图15。谷物流量传感器发展较为快速，外国在这一方面较为重视，他们先于我们对收获机谷物流量传感器试验进行研究与测定，但这也为我们研究与发展提供方便与快捷三、课题研究方案设计与可行性分析（一）设计方案明确收获机谷物流量传感器试验台工作原理试验台的组成与部件尺寸：试验台的组成；试验台的选材与其结构尺寸；机架材料的选择键的选择与校核:键的选择与尺寸；键的许用挤压应力联轴器的选择带传动的选择 （二）查阅积累相关资料，明确设计原理 通过网络及相关书籍查阅资料，明确设计原理及思路。（三）试验方案设计可行性分析安装谷物流量传感器在联合收割机刮板式输送器顶部。当谷物质量流量不同时, 冲击力也随其在一定范围内作近似线性变化，对其进行可行性分析。四、课题设计的条件1) 对收获机谷物流量传感器试验台有一定的设计思路。2) 利用检索方法进行中外文献资料的收集。3) 对关键部件及工作参数进行研究。4) 会使用office软件，进行论文的书写。5) 指导教师的指导。6) 其他因素。参考文献：1张亮，王玉生.精细农业研究D.农机世界.2006（11）：104-105.2马朝兴，李耀明，徐立章.联合收获机谷物流量传感器的现状与分析 J .农机化研究.2008（7）：7476.3汪懋华.农业信息技术与精细农业发展研究论文选集 C .北京:中国农业大学精细农业研究中心, 2001: 8- 13.4马朝兴，李耀明，徐立章.联合收获机谷物流量传感器的现状与分析 J .农机化研究.2008（7）：7778.5邓君明,张曦,赵素梅.谷物流量在线监测技术 J .粮食流通技术.2002 (2) : 23 - 25.6扈立家，李天来我国发展精准农业的问题及对策J沈阳农业大学学报(社会科学版)，2005，7(4)：4004027陈广华，钱东平基于价值链理论的精准农业技术构成J农机化研究，2008，(10)：2382408孙宇瑞.冲量法谷物流量测量系统的试验研究 J .农业机械学报.2001, 32 (4) : 48 - 50.9汪懋华. “精细农业”发展与工程技术创新.农业工程学报.1999，15(1)；5-8.10周俊,刘成良.平行梁冲量式谷物质量流量传感器弹性元件设计 J .农业工程学报.2007, 23 (4) : 110 - 114.11王远路，栾淑丽，姜仁珍几种新型农业发展模式简析J现代化农业，2003，(12)：323512金继运，自由路精准农业研究的回顾与展望J农业网络信息，2004，(4)：31113余利锋，肖新棉，兰海军.湖北农机化.2008 (4): 5266 .14董国华.国外精准农业概况研究.当代农机.1989，20(3):5763 .15Reyns P，M issotten B，Ramon H，et a1A review of combine sensors for precision farmingPrecision Agriculture.2002(3)；169 182. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日黑龙江八一农垦大学毕业设计nn收获机谷物流量传感器实验台总体设计摘 要：产量是进行农业决策的依据，也是决策所产生的最终收益的体现，所以进行产量的测量是非常重要的，而谷物流量传感器在测产过程中又起到了决定性的作用。本文主要是设计收获机谷物流量传感器实验台。粮食从主粮仓经过提升机，利用冲量式传感器对谷物进行测量，并且选用了谷物水分传感器测出谷物的含水率，运用谷物测产的原理计算出收获谷物的质量，再根据收获谷物实际质量进行校核。关键词： 产量监测 谷物水分传感器 冲量式传感器The Design of test-bed on Harvester Grain Flow Abstract：Agricultural production is the basis for decision-making, and it is also the ultimate decision-making arising from the embodiment of income, so a measurement of output is very important, and the sensor of grains flow also played a decisive role in determining the production process. This article is designed for Harvester grain flow sensor test-bed. Cereal is into the main granary, Then cereal is brought by a hoister, Grains of cereal are measured by a impulse sensor and a grain moisture sensor is chosen to measure the moisture content of grain,At last we measure to calculate the quality of the grain harvest by the use of the principle grain production, and then Check in accordance with the actual quality of the grain harvest.Key words: Production monitoring；Grain moisture sensor；Impulse sensor- 30 -目 录摘 要IAbstractII目 录III1.前言- 1 -2.收获机谷物流量传感器试验台发展精细农业- 2 -2.1精细农业的含义- 2 -2.2精细农业技术组成- 2 -2.3谷物流量传感器与精细农业- 3 -3.本课题研究的目的及意义- 3 -4.谷物流量传感器国内外发展现状- 4 -4.1 国外研究与发展现状- 4 -4.2国内研究与发展现状- 5 -5.产量监测及谷物流量传感器的原理- 5 -5.1产量监测原理- 6 -5.2谷物流量传感器原理- 7 -6.实验台总体结构设计- 7 -6.1传动系统设计- 8 -6.2提升机的设计- 16 -6.3提升机与右侧冲量式传感器之间的距离- 18 -6.4冲量式流量传感器- 19 -6.5水分传感器- 20 -6.6主粮箱的设计- 21 -7.数据的传输和处理- 21 -8.产量监测系统的校准及设定- 22 -8.1时钟设置- 22 -8.2谷物名称设置- 22 -8.3温度传感器校准及标定- 22 -8.4谷物水分传感器校准及标定- 22 -8.5谷物流量的校准及标定- 23 -9.结论和展望- 24 -9.1主要结论- 24 -9.2进一步研究的建议- 24 -参考文献- 24 -附录1- 24 -附录2- 24 -致 谢- 24 -1.前言21世纪，人类全面进入信息电子化时代，传感器技术、通信技术、计算机技术成为信息产业的三大支柱。随着人类探知领域和空间的拓展，使得人们需要获得的电子信息的种类日益增加，迫切要求加快信息的传递速度、增强信息的处理能力。传感器作为人类探知自然界信息的触角，是采集对象与信息系统的接口，是系统感知、获取与检测信息的窗口。其中，谷物流量传感器在农业生产加工过程发挥着非常重要的作用。极大的提高了农业生产过程的可控程度1-3。“精准农业”是利用信息技术来管理农田的一种管理理念和措施。谷物产量是精准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系统中的核心。现有的谷物流量传感器可分为体积流式和质量流式两大类,质量流式谷物流量传感器根据检测原理的不同又有射线式、冲量式等多种4。其中冲击式谷物流量传感器比较常用，但流量传感器存在一定的误差，通过收获机谷物流量传感器试验台可解决这一问题，我们可以通过它进行校正，这样就会减少一定得误差及其它校正的成本。2.谷物流量传感器试验台与精准农业 随着生物遗传育种技术的进步,耕地面积的扩大,化学肥料及农药的大量使用，世界农业取得了长足发展。但这种农业增长模式也同时带来了水土流失、生态环境恶化、水资源浪费、生物多样性遭到破坏等一系列问题。为了解决这些问题，“精准农业”的概念和技术应运而生。长期以来，农业生产都是以田块为基础，把耕地看作是具有作物均匀生长条件的对象进行管理，如利用统一的耕作、播种、灌溉、施肥、喷药等农艺措施，满足于获得农场或田块的平均产量5。实际上，在同一农田内，有许多因素影响着作物的生长和产量，存在着明显的时空差异性。2.1精准农业的含义 “精准农业”是综合应用地球空间信息技术、计算机辅助决策技术、农业工程技术等现代高新科技，以获得农田“高产、优质、高级”的现代化农业生产模式和技术体系。是运用全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、传感器及检测系统、计算机控制器及变量执行设备等信息技术，对大田农作物生产和畜牧生产实施监控，从而提高作物和畜牧产量和质量，最大限度地保护生态环境，保证农业的可持续发展。并且，“精准农业”是一种基于信息和知识的农业管理系统，其核心是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基础6。2.2精准农业技术组成1.数据采集技术 “精准农业”技术是通过产量测量、作物监测以及土壤采样等方法来获取数据，以便了解整个田块的作物生长环境的空间变异特性。产量数据采集。带定位系统和产量测量的谷物联合收割机在收获的同时，每隔1.2秒记录当地的产量，记录数据以文本形式（经度、纬度、产量和谷物含水量）存储在磁卡中，然后读入计算机进行处理。影响产量精度的主要原因是GPS（或DGPS）定位精度、产量传感器的测量精度、实际割幅和前进速度的准确性。土壤数据采集。土壤信息一般包括土壤含水量、土壤肥力、SOM、PH、土壤压实、耕作层深度等。利用GPS在田间定位，采集土样。由于采集的土样一般还要送到实验室处理分析，耗资费时，成为实施“精准农业”技术实践的瓶颈。苗情、病虫草害数据采集。利用机载GPS或人工携带GPS，在田间行走中随时可定位，记录位置，并记录作物长势或病虫草害的分布情况。 2.数据分析 一般采集的数据都是以文本表形式表示，需要利用一些数学方法进行处理，生成分布图。未来的发展趋势是数据采集和数据分析统一起来，将田间观测者的地理位置和田间观测数据，通过便携PC和天线发往办公室PC，利用软件自动生成田间数据分布图7。 3.决策分析 “精准农业”技术是根据田间采集到的不均衡空间分布数据及有关作物其它信息，经过决策分析，来控制投入方式和施用量。决策分析是“精细农业”的核心，直接影响“精细农业”技术的实践效果。GIS用于描述农田空间上的差异性，而作物生长模拟技术用来描述某一位置上特定生长环境下的生长状态。只有将GIS与模拟技术紧密地结合在一起，才能制定出切实可行的决策方案。 4.控制实施 “精准农业”技术的目的是科学管理田间小区，降低投入，提高生产效率。作为支持“精准农业”技术的农业机械设备，除了带有定位系统和产量测量的联合收割机外，按处方图进行作业的农业机械还有：带有定位系统和处方图读入设备，控制播深和播量的谷物精密播种机；控制施肥量的施肥机；控制剂量的喷药机；控制喷水量的喷灌机；控制耕深的翻耕机等。例如，当驾驶拖拉机在田间喷施农药时，驾驶室中安装的监视器显示喷药处方图和拖拉机所在的位置。驾驶员监视行走轨迹的同时，数据处理器根据处方图上的喷药量，随时向喷药机下达命令，控制喷洒8。2.3谷物流量传感器与精准农业随着精准农业的发展，各种信息化产品不断诞生，其中就包括谷物流量传感器。通过谷物流量传感器可实现测产的目的，目前实际应用中，测量原理主要利用冲量式测量(impact)、光栅式测量(1ight barriers)、荷重测量(1oad cel1)、电容测量(capacitance)、核子测量(radioactivity)等9。而相反应测产需要，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。开发具有较高测量精度、使用稳定可靠的谷物流量传感器，是在智能测产系统研究中首先必须解决的问题之一。对于谷物流量传感器与精细农业，两者之间有着一定的联系与发展，互相促进。 3.本课题研究的目的及意义目前我国国内精确收获技术还不十分成熟，很多设备还主要靠进口，进口设备价格昂贵，普通农民根本承受不起，只有少数地区农业机械化程度还相对较高，因此要在全国范围内发展精确农业，就必须使农业机械国产化，降低成本，普遍应用。本设计首先对国外先进精确收获设备(PF Advantage 产量监测系统）与 GPS 系统集成开发，然后进行系统实验应用，检验并校准系统精度，进行误差分析，并且对我国发展精确农业提出自己的看法。最终目的就是为促进我国精细农业技术的快速发展和精准农业设备的国产化作出努力。运用收获机谷物流量传感器进行研究产量监测系统是精确收获的前提条件之一，精确收获在整个精细农业体系中起着一个承上启下的作用，它既是一个工作循环的结束，又是下一个循环的开始。因此做好精确收获的管理和决策对于精细农业有十分重要的意义。要做好精确收获，必须有一套性能良好的产量监测系统，这样才能及时准确地收集到需要的数据和信息，为接下来的管理和决策作最充足的准备。收获机谷物流量传感器在产量监测系统中是核心因素又因为，产量监测系统的优良与否，直接关系到精确收获的质量，进而影响到整个精细农业体系是否能够正常运转，可见收获机谷物流量传感器的重要性，因此收获机谷物流量传感器试验台为做好产量监测系统及对精准农业的实施有着重要的作用和意义。4.谷物流量传感器国内外发展现状4.1 国外研究与发展现状国外已经开发出功能完备的精确收获机械，世界上各种比较先进的联合收割机上都配备有产量监测系统。其中比较著名的也是比较成熟的有麦塞弗格森公司的 F40 联合收割机，纽荷兰公司的 TX64 联合收割机，约翰迪尔公司以及凯斯公司的各种大型联合收割机等。而其中作为产量监测系统的重要组成部分的流量传感器，国际上已经开发出多种利用不同原理来测产的流量传感器。主要有基于容积原理研制的 Claasyield-o-meter 流量计，英国 RDS 公司采用光传感器的研制成功的 RDS CeresTM产量传感器，射线式 Massey Ferguson 流量传感器以及冲量传感器，如Micro-Tank 和 Ag Leader 公司的产量传感器。谷物测产技术在国外已经发展的比较成熟，在精细农业研究中，国外已商品化的产量监视系统产品集中于谷类作物收获机械方面，主要有美国 CASE IH 公司的 AFS ( Advanced Farming System )系统，英国 AGCO 公司的 FieldStar 系统，美国 John Deree 公司的 Greenstar 系统，美国 AgLeader 公司 PF ( Precision Farming )系统及英国 RDS 公司的产量监测系统等。这些系统都具有功能较强的 GIS 综合功能，能自动完成产量监测和生成产量分布图。在实验研究与应用方面，1992 年和 1993 年英国的 Cranfield 大学利用Massey Ferguson 公司的 MF 测产联合收割机进行了冬小麦产量标绘。1993年美国的田纳西大学用光栅法测量棉花的产量。澳大利亚精确农业中心在1996 和 1997 年着手棉花产量监测器的研究。美国密苏里大学农业与生物工程学院的 Michael J. Krumpelman，设计了一个基于荷重传感器称重原理的动态称重系统，并用 AgLeader2000 产量监测系统作为参考。美国衣何华州立大学农业与生物系统工程系的 AL-Mahasneh 和 T.S.Colvin 开展了产量计准确度验证的研究10-14。谷物流量传感器发展较为快速，外国在这一方面较为重视，他们先于我们对收获机谷物流量传感器试验进行研究与测定，但这也为我们研究与发展提供方便与快捷。4.2国内研究与发展现状在我国精准农业迅速发展的带动下，很多科研机构也开始着手产量监测系统方面的研究。中国农业大学设计开发了应用于联合收割机的谷物产量监视系统，该系统基于 Philips 半导体公司的 P8XC592 微控制器，能够测量割台高度、谷物水分、谷物温度、谷物流量、机械的行走速度(地速）和净粮提升器转速15。系统采用触摸屏输入和液晶屏(LCD)，利用 CF 卡进行数据记录与存储。并结合其自主开发的产量分布图生成系统 Y Mapper，能够较好的完成产量的监测以及产量分布图的生成工作。另外中国农业大学精准农业研究中心研制的冲量法谷物流量测量系统，在不考虑外部振动的情况下起测量误差绝对值小于 5%，在引入外部机械振动的情况下，经过滤波处理系统测量误差的绝对值小于8%。另外，上海交通大学也作过类似的研究。主要工作是研制开发产量监测器，以及与之相配套的软件控制系统，主要包括传感器融合技术、GPS 定位系统、远程数据传输系统和控制软件等;通过研究 GPS 的组成和定位原理，基于GPSOEM 模块开发低成本高精度农用 GPS 定位系统及其解码算法;并且对比分析不同产量传感器的原理和特点，开发了适合不同机型的冲量式谷物产量传感器和湿度传感器。解决了冲量式传感器存在的易受机器自身振动影响等缺点，提高了稳定性和测量准确性。基于 GSM 网络的 SMS 短信业务和通用无线分组业务 GPRS 技术开发设计 C/S 无线数据传输的传送与监控软件。该系统的功能达到了国内领先，部分功能达到世界先进水平。并且利用以上技术和设备，在不同的地点(上海五四农场、中国科学院石家庄农业现代研究所、宁夏暖泉农场)、时间(从 2000 年至今)，对不同的作物(小麦、水稻)这是因为目前中国的联合收割机作业对象以此两种作物为主)进行了一系列的测产实验，取得了许多第一手的资料，为推动中国精确农业技术的发展与应用积累了宝贵的数据和经验。而且，江苏省现代农业装备与技术研究室就曾对收割机谷物流量传感器的现状与存在的问题做过研究，分析了我国联合收割机谷物流量传感器存在的问题及发展趋势，指出“我国中小型谷物联合收割机大多采用搅龙式输粮装置,因此研究适合搅龙式输送器的谷物流量传感器是一个发展方向。开发基于新原理的高灵敏度、低成本、无潜在环境污染的谷物流量传感器,进一步提高测量精度,减小机器的颠簸、震动、排粮的间断和冲击带来的误差是当前谷物流量传感器的研究热点16-20。5.产量监测及谷物流量传感器的原理 本设计主要根据产量监测原理以及冲击式谷物流量传感器的原理而进行设计。5.1产量监测原理产量对任何农作物生产者来说都是非常重要的，因为它最终决定生产者的生产效益。而一般产量是以亩产为基础的，它通常是由总产量除以收割面积得到的。 作物产量是精准农业中需要获取的重要信息,它集中反映了农田土壤特性、化肥利用、地形结构、气象因素、灌溉情况、虫草侵害等因素对产量的影响。实时获取的产量信息和据此得到的产量图是“处方农作”中不可缺少的信息,对产量信息和农田其他时空属性相结合的分析可指导“精准农作”;通过产量监测系统得到的产量数据可预测估计产量,并对合理实施化肥农药提供指导;产量图还可用于田块分块管理,并根据产量不同,实施不同的农作生产。谷物联合收获机智能测产系统测得的产量是指一定时间间隔内单位面积的物产量,表达式为 式中实际测得的单位面积、单位时间谷物产量联合收获机的损失率其中式中 其中 修正后的谷物质量流量联合收获机前进速度 流量传感器计量产量数据的时间间隔收割谷物有效幅宽 式中单位时间内收获的谷物质量流量实际收获谷物的含水率市场谷物标准的含水率在用于计算标准产量时要换算为当时市场谷物标准质量流量。所以,产量的计算式为 传感器可测、地速传感器当实际计算时,、是已知的。利用流量传感器可测、利用水分可测、割台宽度传感器可测实际有效割幅,从而可计算值。5.2谷物流量传感器原理冲量式谷物流量传感器的基本组成为传感器支架、弹性受力板、电缆、转换电路，其工作原理是基于电阻应变式传感器的工作原理，该传感器安装在谷物联合收获机的升运器出口。工作时，谷物在升运器刮板的作用下向后方抛送，具有一定速度和质量的谷物产生一冲量作用在流量传感器的弹性受力元件上，使传感器弹性元件发生变形，并使传感器中电阻应变片输出电阻发生变化，再通过传感器转换电路输出电压信号，谷物冲量越大，谷物作用在弹性元件上的力越大，转换电路中应变片变形越大，其电阻变化越大，输出电压值越高。通过标定可将输出电压信号转变为谷物质量流量值，从而测得单位时间内谷物联合收获机出粮口的流量值21-24。6.实验台总体结构设计本文自行设计谷物提升机，粮仓，并且选用了水分传感器以及冲量式传感器，进行了收获机谷物流量传感器实验台的总体设计。本文自行设计流量传感器实验台，实验台的设计及参数设置如下：实验台的总体参数如图，实验台主要有四部分组成，左下方是一主粮箱，中间是谷物提升机，在谷物提升机的右上方直接安装了冲量式流量传感器，冲量式传感器的下方有一过度粮箱和出粮口，谷物经从出粮口排出送回到主粮箱，以循环利用。同时在谷物提升机中部安装有水分传感器，获取小部分的谷物定时的测定水分。总体的长度为2200mm,宽度为700mm,高度为1880mm.主要由两部分组成，后边的调速电动机以及前边的测产部分。谷物从左下方的入粮口进入，经过提升机进行运送，靠惯性打击到上端的冲量式传感器上，传感器根据打击力的大小产生不同的电压信号，进行第一次的产量监测。因为重力的作用，谷物垂直落下，进入过度粮箱，随后经排料口回到主粮箱。同时在谷物提升机中部安装水分传感器，提取小部分的谷物，通过谷物水分传感器进行谷物水分的测定。实验台的总体结构参数图1所示图1实验台总体结构1.主粮仓 2.谷物提升机 3.冲击式谷物流量传感器 4支架6.1传动系统设计6.1.1选择电动机与变频器电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于生产单位一般多采用三相交流电源，因而无特殊要求时均应选用三相交流电动机，其中以三相交流异步电动机应用最广泛。在提升机上一般选用Y系列三相变速异步电动机，是一种全封闭自扇冷式电动机，结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，因而广泛应用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上。选择电动机的功率：电动机的功率选择是否适合，对电动机的正常工作和经济性都有影响。电动机的功率主要根据电动机运行时的发热条件来确定。对于载荷比较稳定，长期连续运行的机械（如提升机），只要所选电动机的额定功率等于或稍大于所需的电动机工作功率即，电动机就能安全工作，不会过热，因而不必校验电动机的发热和启动转距。根据电动机的类型，容量和转速，由电动机产品目录或有关手册选用电动机的型号为Y132S8，其主要性能如表1所示，电动机的主要外形和安装尺寸如表2所示。 表1 Y132S8型电动机的主要性能型号额定功率 满载时最大转 距质量转速电流效率功率因数Y132S82.27105.91810.641.865 图2电动机的外型及结构表2电动机的主要外型和安装尺寸 中心高H外型尺寸底角安装尺寸底角螺栓直径K轴伸尺寸链连接尺寸132315（275/2+210）31512变频器的基本原理是电动机的转速与输入频率成比例的关系，通过改变三相供给电源的频率值来达到改变电动机转速的目的。从异步电动机的转速方程可以得出式中 电动机定子绕组的供电频率旋转磁场的磁极对数转差率从式中可以看出改变电动机的供电频率就可以改变电动机的转速，达到调速的目的。变频器集成度高，整体结构紧凑，散热量大等，安装环境很重要，对于湿度，温度和粉尘质量要求较高，所以提供一个良好的运营环境才能保证变频器的稳定运行。变频器的选择应遵循以下几个原则：（a）变频器的输出功率和电流必须等于或大于被驱动异步电机的功率和电流。（b）应根据生产机械的具体情况选择变频器的类型，目前市场上的变频器，大致可分为三类：a.通用型变频器通常指没有矢量控制功能的变频器，也称简易变频器。b.高性能变频器通常指配备矢量控制功能的变频器。c.专用变频器专门针对某种类型的机械而设计的变频器，如水泵及风机用变频器、电梯专用变频器、起重机械专用变频器、注塑机专用变频器等。（c）一台变频器控制多台电动机时，按照最大电流原则进行选择，注意区分多台电动机是分别启动还是同时启动。表3 FVRE11S系列通用变频器型号FVRE11S4JE2.2适配电动机/KW2.2额定频率/Hz50/60Hz相数3电压380480V电压，批率允许波动的范围电压：+10% -15% 频率：+5% -5%6.1.2滚子链1的设计（1）选择链轮的齿数选择链轮的齿数=21，传动比=1，（2）计算功率设计功率(kw) 由机械设计表99查得工作情况系数 =1.0 （3）确定链条的链节数初定中心距(mm) ，最大可取 取链节数 应圆整成整数且宜取偶数，以避免使用过渡链节 这里取=102节（4）确定链条的节距由机械设计书附图913按小链轮的转速估计，链工作在功率曲线顶点左侧时，可能出现链板的疲劳破坏。由表910查得小链轮的齿数系数，由表911查得 多排链排数系数=1，故得所需传递的功率为根据小链轮的转速及功率，由图913选链号为08A单排链。同时也证实了原估计链工作在额定功率曲线顶点左侧是正确的。再由表91查得链节距。（5）确定链长L及中心距链条的长度（m）理论中心距 中心距的减小量实际的中心距取（6）验证链的极限速度 与原假设相符。（7）验算小链轮的毂孔由表94查得小链轮的毂孔的许用最大直径，大于电动机的轴径，故适合。（8）作用在轴上的力 有效的圆周力 作用于轴上的拉力 注：对于水平传动和倾斜传动6.1.3滚子链2的设计（1）选择链轮的齿数选择链轮的齿数=9，传动比=1，（2）计算功率设计功率(kw) 由机械设计表99查得工作情况系数 =1.0 （3）确定链条的链节数初定中心距(mm) ，最大可取 取链节数 应圆整成整数且宜取偶数，以避免使用过渡链节 这里取=170节（4）确定链条的节距由机械设计书附图913按小链轮的转速估计，链工作在功率曲线顶点左侧时，可能出现链板的疲劳破坏。由表910查得小链轮的齿数系数，由表911查得 多排链排数系数=1，故得所需传递的功率为根据小链轮的转速及功率，由图913选链号为16A单排链。同时也证实了原估计链工作在额定功率曲线顶点左侧是正确的。再由表91查得链节距。（5）确定链长L及中心距链条的长度（m）理论中心距 中心距的减小量实际的中心距取（6）验证链的极限速度 与原假设相符。（7）验算小链轮的毂孔由表94查得小链轮的毂孔的许用最大直径，大于电动机的轴径，故适合。（8）作用在轴上的力 有效的圆周力 作用于轴上的拉力 注：对于水平传动和倾斜传动6.1.4验证工作机的有效功率为从电动机到工作机输送带间的总效率为 为滚子链和弹性联轴器传动的传动效率则电动机所需的功率为 与原假设相符。6.1.5滚子链2链轮的主要尺寸链轮的材料应保证轮齿具有足够的耐磨性和强度。表4 链轮材料的选用材 料热 处 理处理后硬度应 用 范 围 15，20渗碳，淬火，回火5060HRCZ25，有冲击载荷的链轮表5单排A型链链号节距排距滚子外径内链节内宽销轴直径内链板高度16A25.4029.2915.8815.757.9224.13分度圆直径齿顶圆直径 取中间值 注：由机械设计书91查得分度圆弦齿高 取中间值齿根圆直径齿侧凸缘直径应圆整为整数，所以取 注：由机械设计书表91查得单排链的齿宽 这里取链轮的总宽度为。 当时， 内链节内宽，由机械设计书表91查得倒角宽 取倒角半径 这里取齿侧凸缘的圆角半径 6.1.6轴的设计（1）主动轴的功率，转速和转矩 （2）求作用在链轮上的力链轮的分度圆直径（3）初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表153取，于是得 显然轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径。为了使所选轴的直径与联轴器的孔径相适应，同时选取联轴器的型号。（4）轴的结构设计与电动机相连的链轮中心孔径为，现在取，为定位要求取相邻轴段半径为，长为。初步选择滚动轴承参照工作要求并根据，由GB/T2761994选择0组游隙，标准精度级的单列深沟球轴承6307，其尺寸为，故，。右端的轴承采用轴肩进行轴向定位，由手册的，因此取。已知链轮的宽度为，并根据提升机的宽度，为了保证轴两侧受力的对称，得出。 由此可以计算出轴的总长267mm. 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。（5）确定轴上的圆角和倒角参照表152，取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径如图所示。（6）轴上零件的周向定位两链轮与轴的周向定位均采用平键联接，选用，半联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向配合选用过度配合来保证，此处选轴的直径尺寸公差为。6.2提升机的设计提升机选用刮板式的提升机，刮板输送机是用无端循环运动的副板链条作为牵引构件，在多节可拆的敞开链槽内连续输送散粒物料的输送机械。它可输送各种粉末状，小颗粒状和快状的流动性较好的散粒物料，但不适宜输送易破碎和易磨损的脆性物料。链传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保持准确的平均传动比，传动效率较高；链条不需要向带那样张得很紧，所以作用于轴上的径向压力较小；在同样的使用条件下，链传动结构较为紧凑。刮板链条的牵引运动有以下特征：（1） 由于链轮齿数有限，刮板链条绕经链轮时呈多边形运动，而不是圆形运动。所以链条速度是周期性变化的，其加速度也是周期性变化的。因而对链条也产生周期性的动载荷。（2） 由于输送的是散粒物料，因而物料和刮板链条间存在着一定的相对运动，使参与运动的质量每一瞬间均不相同，链条中周期性的动张力在每一瞬间均不相同。（3） 链条实际上是弹性体，因而在链轮和链条啮合的瞬间，能量不是立即传递到整个链条上，而是以某一速度（弹性波传播速度）由一个断面传递到另一个断面，这使瞬间链条上各点的速度不相同。（4） 链条受周期性动载荷的作用，在其内部会产生弹性振动，弹性振动由强迫振动和自由振动两部分组成，当这两种振动的频率重合时，链条将产生共振现象，这时链条内产生的动张力最大。一般当链条的速度为0.5m/s左右时，链条易产生共振。刮板输送机的传动原理如图所示，它是由刮板链条通过与链轮啮合实现在料槽中运动的，属于链传动。无端的刮板链条2被主动链轮1驱动做闭合循环运动。刮板链条2在上，下料槽中移动，由刮板将装在料槽中的散粒物料带走，完成输送物料的任务。尾部链轮4可以是主动轮，也可以是导向轮。图3刮板输送机的传动原理图1.主动链轮 2.刮板链条 3.刮板 4.尾轮刮板式输送机的基本参数：（1）额定的输送量额定输送量是刮板输送机单位时间内输送物料的质量（t/h），现在以CASE2366收获机为例：作物的产量： 大豆： 150-200kg/亩 小麦：300-350kg/亩玉米： 350-400kg/亩 水稻：500-600kg/亩收获机1天作业10小时，每小时作业50亩，以产量最高的水稻作为标准，传感器的最大承受量与刮板式提升机的额定输送量为亩亩=30t/h（2）额定功率额定功率又称装机功率，刮板输送机满足设计要求时，选定的电动机额定功率的总和（kw）。电动机的额定功率为。（3） 刮板链条的速度刮板链条的速度简称链速，刮板链条沿物料前进方向，单位时间移动的距离 (m/s)。由计算可知链的极限速度为，这里选的链速为1.4m/s。（4） 设计长度设计长度是刮板输送机满足设计条件的允许长度(m)。其数值为沿底板直线铺设头部至尾部链轮中心的距离。相同条件下，实际铺设的长度等于或小于设计长度。由以上的计算得设计长度。它由带双翼的套筒滚子输送链条上装橡胶刮板，将子粒沿壳体进行刮运。采用可锻铸铁的双翼钩式链环（Z38双NJ275），选用橡胶刮板尺寸为。输送器的壳体由钢板制成，刮板与壳体之间留有的间隙，这里选用8mm的间隙，以防止挤塞。刮板的高度为70mm，链轮与链条的配合高度，以及刮板与壳体之间8mm的间隙，所以提升机的高度为240mm。刮板的长度为140mm，以及刮板与壳体之间8mm的间隙，所以 提升机的宽度为162mm。在此提升机上一共设计了20个刮板，相邻两刮板之间的距离为127mm，所以两个刮板之间能够承载粮食的重量为6.3提升机与右侧冲量式传感器之间的距离 当提升机右上方的冲量式传感器与提升机相连接时，刮板处于正上方竖直位置时，谷物受到提升机1.4m/s的速度的作用做抛物线自由落体运动图4速度分解图向上从谷物的抛出点距右侧冲量式传感器的下方的垂直距离为120mm，即，所以在水平方向上，这里选取220mm，即右侧的传感器与轴的中心距的距离为220mm。6.4冲量式流量传感器冲量式谷物流量传感器的敏感元件固焊在具有一定曲率的金属板上,测量过程中该金属板充当谷物流动的拦截板。试验研究表明拦截板的曲率变化对传感器的电特性影响很大,如果希望传感器得到理想的输入输出线性关系,设计过程中既要考虑谷物流动轨迹的曲率变化,也要考虑拦截板的曲率变化。这是因为谷物在流动过程中受到拦截板的拦截时,必然会有一部分谷物与拦截板碰撞后出现反弹,反弹现象将导致流动谷物内部相互碰撞而产生动能内耗。图5谷物流量传感器实验台简图1.入料口 2.输送带 3.冲量传感器 4.出料口 5.支架 6.数据采集器 7.计算机理想传感器的输入输出特性应当是在谷物流量测量范围内传感器输出电压与谷物流量呈理想的线性关系,即式中 传感器的输出电压 测量转换比例系数,可通过试验标定。在测量过程中它不仅引入了外部振动,而且谷物流动过程也有很大不同。试验装置内安装了谷物提升装置,谷物在脱离提升装置时有一个瞬时切向加速度,其数值与谷物提升器的运行速度密切相关。为了便于在试验过程中改变谷物提升器的运行速度,试验装置上安装有变频调速器。显然,这种试验条件与谷物收割机收获过程的实际工况十分接近。因为冲量传感器实际上是一种力传感器,谷物冲击与农业机械的自身振动都会引起传感器的信号输出,而后者恰恰属于外部引入的随机噪声。对于本试验中自行设计的冲量传感器,它对打击板振动的加速度尤为敏感。因此,在排除外部振动的因素下观察传感器的系统测量误差是十分必要的。6.5水分传感器最早的水分传感器主要是利用毛发或纤维在不同湿度情况下其长度发生的变化。随着社会需要向高精尖领域的发展，尽管这种湿度传感方法仍在使用，但已远远不能满足各种新的要求了。当今已经比较成熟的湿度传感器测量方法有如下几种：(1) 利用伸缩(利用毛发，尼龙丝的伸缩)；(2) 利用水的蒸发(干湿球湿度计)；(3) 检测露点(光电式、水晶式等冷凝式)；(4) 检测物质的电特性(电子式传感器)；(5) 利用电磁波(微波式、晶振式)；(6) 吸收式(称量法)，检测水蒸气的压力(分压式)等。本文采用的传感器属于电容式湿度传感器收获时必须记录谷物水分，以便将所有的产量数据转换成标准值。收获机上应用的谷粒湿度测量方式，大多按极板式电容传感器原理设计。由物理学可知，两平行极板组成的电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为：式中极板间介质的介电常数， (为极板间介质的相对介电常数，为真空的介电常数885410-12 Fm)；S极板的遮盖面积；极板间的距离。当电容器的 S 和一定，电容量 C 将会随介电常数的变化而变化。如果在电容式传感器的两个极板间充填谷粒，不同水分的谷粒具有不同的介电常数(），谷物水分越高，介电常数就越大；通过测量谷物介电常数就可得知谷物水分，根据谷物水分就可计算谷物湿度25-26。6.6主粮箱的设计根据现有条件，本实验台粮箱采用长方形设计，考虑到室内实验的局限性，设计左粮仓实际储料量为1255kg。由于谷物的湿度不同会导致谷物有不同的容重，本文根据一般谷物湿度情况，取其谷物容重约为(仅在此次实验中有效)，上粮仓参数计算如下： 主粮箱体积V计算： 式中：主粮箱正方体部分的边长主粮箱正方体部分的边长主粮箱出粮口部分的边长主粮仓正方体部分的高度主粮仓假设的大圆锥部分的高实际储粮量 m： 由于四棱台的体积比圆柱凸台的体积要略小，及实际的储粮量比计算值小，与上面的假设相符，所以符合要求7.数据的传输和处理 电子测量系统包括传感器、数据采集转换、数据处理与显示三部分。数据采集时从荷重传感器传来的微小信号，经过运算放大电路将信号放大后，经A/D转换电路，模拟信号转换为数字信号。采集数据时按下开始键，接受信号的同时采集重量信号，接受到的信息与重量信息共同存储在采集板的随机读写存储器中，然后RAM不能长期存储数据，数据存到规定的数目后存到串行EEPROM。EEPROM插入读写电路板，读写电路板通过串口与PC机通讯，当受到并确认PC机发出的信号后，通过串口将数据串入PC机中的数据库。 图7 数据采集的过程本文采用了单片机技术，电路板的核心是AT89C52。单片机体积小，重量轻，有较强的灵活性，很适合本系统使用8.产量监测系统的校准及设定产量监测系统中的谷物流量传感器，谷物水分传感器豆都有各自的序列号及出厂校准参数。试验台在使用前应将这些重要的参数输入到产量监视器中，否则将无法使用。8.1时钟设置为获得谷物产量监测时的日期和时间，在监测是记录监测的日期和时间并存在PCMCIA数据卡内。8.2谷物名称设置在产量监测器中已经设置了玉米，水稻，大豆，小麦及大麦等作物名称。8.3温度传感器校准及标定在谷物湿度传感器里装有温度传感器，用于校正由于收获作物是外界温度对谷物水分的精度影响。当收获满一粮仓时，在产量监测器上按水分键显示水分传感器得到的作物温度和外界温度作比较，并根据外界温度将产量监测器的温度调整到实际的温度值。通过温度传感器的校定使谷物水分传感器的精确度达到规定的要求。8.4谷物水分传感器校准及标定为了是谷物产量监测系统检测的谷物水分数据准确，需用一台事先标定的手持式谷物水分测定仪为标准进行校正。在产量监测器上用键调整显示谷物水分值使其和手持式谷物水分测定仪相匹配。8.5谷物流量的校准及标定收割机产量监测系统在使用前必须对收获的谷物流量传感器进行标定和校准，否则影响产量监测系统的测试精度，在实际生产中将收获的谷物重量用标准计量称进行称量，然后将产量监测器显示的谷物重量值调整到实际的重量值，以使产量检测器达到规定的测试精度。9.结论和展望9.1主要结论本文的主要工作是利用自制收获机谷物流量传感器试验台，通过冲量式传感器以及谷物水分传感器对谷物的产量进行监测。最后由谷物的产量及测得的数据进行冲击式谷物流量传感器的校正。谷物产量分布图是施行精细农业生产的重要信息,产量分布综合反映影响谷物产量的田间空间因素。本文阐述了谷物测产系统的基本组成,对使用的主要传感器进行了介绍,对单位面积的产量计算模型进行分析。通过试验,利用智能测产系统和产量图生成软件绘制了一块小麦产量分布图。利用产量图来分析谷物产量差异性,找出影响谷物产量变化的原因,从而指导对农田的有效投入,利用产量图对农田实行差异性管理,可以达到增加产量,减少无谓的投入,改善作物生长的环境,实行精细变量处方农作都具有现实的意义。(a)系统将模拟量、数字量、频率量等多种输出形式的传感器及数字仪表集成在一起,实现了在脱粒与分离试验台上多种试验参数的数据采集。(b)系统具有较强的软、硬件扩充能力,新增测试参数时,仅需增加相应传感器即可。(c)系统软件为开放式结构,便于与统计分析及数值处理软件接口。(d)以表格或曲线的形式输出实时试验数据及历史试验数据,便于掌握试验数据的变化。9.2进一步研究的建议为了使研究成果更好的服务于社会，进一步推动精准农业在我国的发展与应用，还有许多工作需要开展：a) 产量数据处理与产量图生成软件需要进一步完善，系统的稳定性及使用性需要进行反复检测，可以增加等值线图生成功能，使其最终能够形成具有自主产权的，支持我国精准农业研究的商品化产品。b) 对自主开发的产量监测系统需要通过田间实验进一步检验，并不断完善，从而提高其稳定性与可靠性，促进其商品化的进程。c) 谷物类作物的经济价值较低，随着经济的发展，人们已经逐步关注非谷物类经济类作物的精细管理，其经济回报率远远超过对谷物的管理。对谷物类作物的产量数据的实时采集和产量分布图的生成，已逐渐成为进期研究的主要方向。可以预测在引进采棉机产量监测系统及田间实验的基础上，研制采棉机监测系统较具有较好的应用前景。参考文献1 张亮，王玉生.精细农业研究D.农机世界.2006（11）：104-105.2 马朝兴，李耀明，徐立章.联合收获机谷物流量传感器的现状与分析 J .农机化研究.2008（7）：7476.3 汪懋华.农业信息技术与精细农业发展研究论文选集 C .北京:中国农业大学精细农业研究中心, 2001: 813.4 马朝兴，李耀明，徐立章.联合收获机谷物流量传感器的现状与分析 J .农机化研究.2008（7）：7778.5 邓君明,张曦,赵素梅.谷物流量在线监测技术 J .粮食流通技术.2002 (2) : 2325.6 汪懋华. “精细农业”发展与工程技术创新.农业工程学报.1999，15(1)；13.7 胡春生.中国农业发展.中国农业出版社.2002（6）.8 余利锋，肖新棉，兰海军.湖北农机化.2008 (4): 5266 .9 董国华.国外精准农业概况研究.当代农机.1989，20(3):5763 .10Reyns P，M issotten B，Ramon H，et a1A review of combine sensors for precision farmingPrecision Agriculture.2002(3)；169 182.11 李磊.测产因素研究.农业工程学报.2006，22 (1) ：2638.12邓君明,张曦,赵素梅. 谷物流量在线监测技术 J .粮食流通技术. 2002 (2) : 26 27.13孙宇瑞.冲量法谷物流量测量系统的试验研究 J .农业机械学报.2001, 32 (4) : 48 50.14汪懋华. “精细农业”发展与工程技术创新.农业工程学报.1999，15(1)；58.15周俊,刘成良.平行梁冲量式谷物质量流量传感器弹性元件设计 J .农业工程学报.2007, 23 (4) : 110114. 16 余瑞芬.传感器原理.北京:航空工业出版社,1995