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多参数可调式清选损失分布检测试验台设计与试验

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农机化研究 2022年第12期44卷 148-155页

作者：唐小涵赵男郭榛金诚谦于明群李加琪胥备山东理工大学农业工程与食品科学学院山东淄博255000 农业农村部南京农业机械化研究所南京210000

为了研究清选排出物料的组成成分及清选损失籽粒在清选筛尾筛后部的分布规律,并确定籽粒损失监测传感器在谷物联合收获机上的最佳安装位置,设计了一台风筛式清选装置清选作业参数可调式清选损失物料分布规律检测试验台。详细介绍了谷物... 详细信息

为了研究清选排出物料的组成成分及清选损失籽粒在清选筛尾筛后部的分布规律,并确定籽粒损失监测传感器在谷物联合收获机上的最佳安装位置,设计了一台风筛式清选装置清选作业参数可调式清选损失物料分布规律检测试验台。详细介绍了谷物联合收获机风筛式清选装置风机转速、振动筛曲柄转速和鱼鳞筛筛片开度的调节理论依据,在谷物联合收获机风筛式清选装置基础上设计了多参数可调式清选系统,分别独立设计了风机转速、振动筛曲柄转速、鱼鳞筛筛片开度调控装置,实现风筛式清选装置清选作业参数的自动化调整,并在清选筛后方搭建清选损失物料接料台。台架试验表明:清选筛尾部抛出物主要由茎秆,颖壳、轻质杂余、未脱净麦穗、损失的小麦籽粒等组成,大部分损失籽粒分布在清选排出口的前端部分并往后递减,且损失籽粒分布在两侧部分并往中间递减,即在第1~2行(排出口后0-260mm)两侧损失籽粒最多;对损失籽粒总质量比影响较大的因素有风门转速、振动筛频率、鱼鳞筛开度,对X轴损失籽粒峰值量影响较大的因素有风门转速、振动筛频率、鱼鳞筛开度,对Y轴损失籽粒峰值量影响较大的因素有风门转速、振动筛频率、鱼鳞筛开度。试验可为谷物联合收获机籽粒清选损失传感器安装提供数据参考。

关键词：谷物联合收获机检测试验台多参数可调控清选系统清选损失

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大豆联合收获机清选损失物料分布规律研究

大豆联合收获机清选损失物料分布规律研究

作者：唐小涵山东理工大学

学位级别：硕士

随着我国大豆机械化收获的日益成熟,对大豆收获清选损失在线检测需求也日益增强,目前我国大部分联合收获机通过安装清选损失物料检测传感器来检测清选损失情况,由于对清选损失物料分布规律的研究还处于起步阶段,清选损失物料检测传感器... 详细信息

随着我国大豆机械化收获的日益成熟,对大豆收获清选损失在线检测需求也日益增强,目前我国大部分联合收获机通过安装清选损失物料检测传感器来检测清选损失情况,由于对清选损失物料分布规律的研究还处于起步阶段,清选损失物料检测传感器的安装位置及角度尚不明确,所以导致清选损失检测不准确,因此有必要对清选损失物料分布规律进行研究。本文针对大豆联合收获机清选损失分布不明确的情况,设计了一台风筛式清选装置清选作业参数可调式清选损失物料分布规律检测试验台,分析了清选损失物料在不同清选参数情况下的分布规律以及清选抛出物组成成分并进行了清选损失物料分布规律的台架试验,为谷物联合收获机籽粒清选损失传感器安装位置及角度提供数据参考。主要研究内容包括:（1）清选筛后方抛出物物理特性的试验研究:利用PS-20型物料悬浮速度试验台对大豆籽粒、豆荚、轻质杂余、短茎秆（0～60mm）、长茎秆（60～120mm）排出物成分进行了飘浮速度试验,得出其飘浮速度:大豆籽粒为11.2～16.8m/s、豆荚、轻质杂余为5.0～6.0m/s、短茎秆（0～60mm）为7.2～13.0m/s、长茎秆（60～120mm）为8.4～14.2m/s;利用大豆水分测量仪与电热鼓风干燥箱分别测得大豆籽粒平均含水率为6.1%,大豆茎秆平均含水率为10.3%。（2）多参数可调式清选损失分布检测试验台结构设计:为了研究清选排出物料的组成成分,清选损失籽粒在清选筛尾筛后部的分布规律,并确定籽粒损失监测传感器在谷物联合收获机上的最佳安装位置。设计一台风筛式清选装置清选作业参数可调式清选损失物料分布规律检测试验台。该装置包含由输送装置、清选装置、罩壳、接料装置、动力输入装置、调控装置等装置组成;该装置可以实现试验参数（风机转速、振动筛曲柄转速、鱼鳞筛筛片开度、尾筛高度）的实时调节,为清选损失物料在不同清选参数情况下的分布规律以及清选抛出物组成成分研究以及台架试验奠定了装备基础。（3）清选筛后方抛出物组成成分分析:清选筛尾部抛出物主要由饱满籽粒、豆荚、杂余、短茎秆（0～60mm）、长茎秆（60～120mm）等组成。其中长短茎秆落到距排出口0～100mm处,占抛出物总质量比11.7%;轻质杂余、豆荚被吹的较远距排出口300mm及后方处,归为杂余类占抛出物总质量比84%;清选损失大豆籽粒仅占抛出物总质量的5%,主要分布在距排出口0～260mm处。（4）单因素试验分析:选取风门开度、鱼鳞筛开度、振动筛频率和尾筛高度4个因素进行单因素试验,大部分损失籽粒分布在距清选排出口垂直距离0～260mm,并往后递减的趋势,且损失籽粒分布在两侧部分即距清选排出口两端垂直距离0～130mm,并往中间递减,即在清选排出口后0～260mm的两侧0～130mm处损失籽粒最为集中。确定了籽粒质量比例沿X轴的分布概率模型和籽粒质量比例沿Y轴的分布概率模型,各参数对籽粒损失质量无显著影响。确定了大豆清选试验台作业状态最优、清选损失籽粒分布最为集中的清选检测最佳参数范围:风机转速为1400r/min～1600r/min、振动筛频率为320r/min～480r/min、鱼鳞筛开度为20°～30°、尾筛高度为15mm～25mm。当风机转速为1500r/min、振动筛频率为400r/min、鱼鳞筛开度为25°、尾筛高度为20mm,在这个作业参数下籽粒损失质量比最低,高于此作业参数清选损失籽粒分布向后远离抛出口偏移,低于此作业参数清选损失籽粒分布向前靠近抛出口偏移,且风机转速、振动筛频率、鱼鳞筛开度、尾筛高度对籽粒清选损失分布影响效果依次减小。（5）多因素试验分析:利用Box-Behnken中心组合试验设计方法,分析研究了大豆清选装置主要作业参数对损失籽粒总质量比、轴损失籽粒峰值量分布、轴损失籽粒峰值量分布的影响规律并建立了数学模型。对损失籽粒总质量比影响较大的因素有:风门转速、振动筛频率、鱼鳞筛开度;对轴损失籽粒峰值量分布影响较大的因素有:风门转速、振动筛频率、鱼鳞筛开度;对轴损失籽粒峰值量分布影响较大的因素有风门转速、振动筛频率、鱼鳞筛开度、尾筛高度。运用Design-expert 10.0对损失籽粒总质量比、轴损失籽粒峰值量分布、轴损失籽粒峰值量分布进行二次回归方程优化并求解,得到最优清选损失分布检测参数为:风机转速为1549r/min,振动筛频率为338r/min,鱼鳞筛开度为27°,尾筛高度为17mm。此时损失籽粒总质量比、轴损失籽粒峰值量分布、轴损失籽粒峰值量分布分别为0.26%、0.08%与0.05%。通过试验验证得出:损失籽粒总质量比、轴损失籽粒峰值量分布、轴损失籽粒峰值量分布的百分比平均值分别为0.252%、0.07%与0.04%,最优值与试验值误差为1%、0.8%与0.9%,均低于国家标准。（6）高速摄影验证实验:高速摄影机与计算

关键词：清选损失组成成分分布规律高速摄影数学模型

纵轴流联合收获机籽粒清选损失监测数学模型研究

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农业机械学报 2015年第1期46卷 106-111页

作者：梁振伟李耀明赵湛徐立章唐忠江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室镇江212013

为实时监测纵轴流联合收获机作业过程中的籽粒清选损失,试验研究了清选损失籽粒在清选筛尾筛后部的分布规律,建立了清选损失籽粒量与清选筛尾部不同区域内籽粒量之间的数学模型,并确定了籽粒损失监测传感器在联合收获机上的最佳安装位... 详细信息

为实时监测纵轴流联合收获机作业过程中的籽粒清选损失,试验研究了清选损失籽粒在清选筛尾筛后部的分布规律,建立了清选损失籽粒量与清选筛尾部不同区域内籽粒量之间的数学模型,并确定了籽粒损失监测传感器在联合收获机上的最佳安装位置。台架试验表明,在显著水平α=0.05下,当风机转速在1 200-1 400 r/min范围内时,风机转速对清选损失籽粒质量比例的分布无显著性影响。以YT-5L型压电陶瓷为敏感元件研制了双向隔振结构全宽型籽粒损失监测传感器,将研制的籽粒损失监测传感器以中心线距尾筛垂直距离300 mm,角度为45°安装到4LZ-2.5型纵轴流联合收获机上,并利用所建立的籽粒清选损失监测数学模型进行了水稻收获田间试验。田间试验结果表明,所建立的籽粒清选损失监测数学模型可靠性较好,籽粒清选损失监测最大相对误差为3.26%。

关键词：联合收获机清选损失传感器数学模型试验

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对称传感结构的谷物清选损失监测装置研制

农业工程学报 2012年第7期28卷 34-39页

作者：毛罕平刘伟韩绿化张晓东江苏大学现代农业装备与技术省部共建教育部重点实验室镇江212013

该文设计研制了一种联合收割机清选损失监测装置,采用对称传感器结构补偿干扰信号,带通电荷放大处理激励信号,经带通滤波电路有效提取谷粒损失信号,最后由单片机单元实时监测计数。通过实验室与田间试验分析,设计的监测仪能有效的监测... 详细信息

该文设计研制了一种联合收割机清选损失监测装置,采用对称传感器结构补偿干扰信号,带通电荷放大处理激励信号,经带通滤波电路有效提取谷粒损失信号,最后由单片机单元实时监测计数。通过实验室与田间试验分析,设计的监测仪能有效的监测联合收割机清选损失,最大测量误差为2.81%,满足实际设计监测要求。该研究可为谷物联合收割机清选损失测试研究提供参考。

关键词：传感器联合收割机监测清选损失

联合收割机清选损失传感器谷粒冲击信号的混沌检测

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农业工程学报 2011年第9期27卷 22-27页

作者：高建民张刚喻露李扬波现代农业装备与技术省部共建教育部重点实验室/江苏省重点实验室江苏大学镇江212013

该文利用混沌算法来实现联合收割机清选损失谷粒冲击信号的检测,以达到降低清选损失检测系统成本、提高系统可靠性的目的。应用LS-DYNA仿真谷粒冲击传感器的过程,得到谷粒以3 m/s的速度冲击传感器时的位移信号;建立了单Duffing振子检测... 详细信息

该文利用混沌算法来实现联合收割机清选损失谷粒冲击信号的检测,以达到降低清选损失检测系统成本、提高系统可靠性的目的。应用LS-DYNA仿真谷粒冲击传感器的过程,得到谷粒以3 m/s的速度冲击传感器时的位移信号;建立了单Duffing振子检测系统和双耦合Duffing检测系统的simulink仿真模型;得到2个检测系统对正弦信号幅值的检测下限;利用周期图像法检测白噪声的功率谱密度,得到2个检测系统白噪声的临界功率谱密度;同时加入信号和白噪声,检测出两个检测系统的信噪比,双耦合Duffing振子检测系统可以检测出单颗谷粒的冲击,可以发现Duffing振子检测系统在微弱信号检测方面比传统时域检测方法有更大的优越性。该研究可以应用于联合收割机谷物清选损失的检测。

关键词：联合收割机信号检测清选损失谷物冲击混沌

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联合收获机清选损失监测方法与装置

农业机械学报 2013年第S2期44卷 7-11页

作者：李耀明陈义赵湛徐立章江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室镇江212013

为了实时监测联合收获机田间作业时的籽粒清选损失,提高整机作业性能,设计了一种联合收获机清选损失监测装置,主要由清选损失监测传感器、信号调理电路以及二次仪表构成。室内试验和田间试验结果表明,研制的联合收获机清选损失监测装置... 详细信息

为了实时监测联合收获机田间作业时的籽粒清选损失,提高整机作业性能,设计了一种联合收获机清选损失监测装置,主要由清选损失监测传感器、信号调理电路以及二次仪表构成。室内试验和田间试验结果表明,研制的联合收获机清选损失监测装置工作性能良好,当联合收获机前进速度为0.8 m/s左右时,籽粒清选损失监测装置的监测误差为3.57%;田间作业过程中,二次仪表可以实时提供当前清选损失率,并通过指示灯和报警器告知联合收获机操作人员当前清选损失情况。

关键词：联合收获机清选损失监测装置压电陶瓷

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玉米联合收获机清选损失监测装置设计与试验

农业机械学报 2018年第12期49卷 100-108页

作者：王卓车东白晓平胡河春中国科学院沈阳自动化研究所沈阳110016 东北大学信息科学与工程学院沈阳110819

针对玉米籽粒收获时,损失率检测不准的问题,以压电薄膜作为敏感材料,设计了一种由冲击传感器、信号处理电路和安装装置等组成的玉米收获机籽粒清选损失监测装置,并采用支持向量机多分类算法提取玉米籽粒冲击信号,实现了玉米籽粒损失的... 详细信息

针对玉米籽粒收获时,损失率检测不准的问题,以压电薄膜作为敏感材料,设计了一种由冲击传感器、信号处理电路和安装装置等组成的玉米收获机籽粒清选损失监测装置,并采用支持向量机多分类算法提取玉米籽粒冲击信号,实现了玉米籽粒损失的实时监测。首先,在不同冲击角度和高度的试验条件下,对不同大小的玉米籽粒和杂余进行冲击信号的采集试验,提取冲击信号的主要特征。采用支持向量机多分类算法对模型进行训练,并在监测装置上实现实时分类。使用不同品种和含水率玉米对分类模型进行验证。然后,在不同风机转速和清选筛开度条件下,得到测试时间内传感器检测的籽粒数与总损失量之间的关系,并根据谷物流量值,计算得到实时的清选损失率。最后,将该监测装置安装在4YL-8型玉米联合收获机上进行田间试验。结果表明,该监测装置与人工检测相比,平均相对误差为12. 98%,可以为收获机的控制提供反馈信息。

关键词：玉米联合收获机清选损失监测装置支持向量机压电薄膜

谷粒清选损失检测信号的Butterworth高通滤波器降噪

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农业机械学报 2010年第6期41卷 172-176页

作者：倪军毛罕平张晓东程秀花江苏大学现代农业装备与技术省部共建教育部重点实验室镇江212013

研究了提取强噪声背景下谷粒清选损失信号的方法及其硬件实现问题。提出运用Butterworth滤波器分离机组振动噪声与谷粒信号特征,根据信号过渡带宽度及阻带衰减量确定了满足滤波性能最低阶数,通过级联方式实现了以VCVS拓扑结构为基本单... 详细信息

研究了提取强噪声背景下谷粒清选损失信号的方法及其硬件实现问题。提出运用Butterworth滤波器分离机组振动噪声与谷粒信号特征,根据信号过渡带宽度及阻带衰减量确定了满足滤波性能最低阶数,通过级联方式实现了以VCVS拓扑结构为基本单元的八阶Butterworth高通滤波器。利用EWB仿真软件对该滤波器进行了模拟分析,并在联合收获机上进行了清选试验。试验结果与仿真分析结果具有良好的一致性,表明该方法能从机组强噪声背景中提取出清选损失谷粒信号的频率信息。

关键词：谷粒清选损失信号处理 Butterworth滤波器高阶滤波器级联

阵列式压电晶体传感器谷粒清选损失监测仪设计

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农业机械学报 2010年第8期41卷 175-177页

作者：倪军毛罕平李萍萍江苏大学现代农业装备与技术省部共建教育部重点实验室镇江212013

设计了由阵列式压电晶体传感器、阵列信号调理系统及单片机监测系统组成的谷粒清选损失监测仪,并制作了仪器样机。测试试验结果表明,阵列式压电晶体谷粒清选损失监测仪对损失谷粒响应时间在1s以内,测量误差小于5%,且对实际收获工况中各... 详细信息

设计了由阵列式压电晶体传感器、阵列信号调理系统及单片机监测系统组成的谷粒清选损失监测仪,并制作了仪器样机。测试试验结果表明,阵列式压电晶体谷粒清选损失监测仪对损失谷粒响应时间在1s以内,测量误差小于5%,且对实际收获工况中各种干扰能有效地抑制。

关键词：联合收获机清选损失在线监测压电晶体阵列设计试验