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基于flex传感器的免耕播种机播深智能调节系统

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吉林大学学报（信息科学版） 2020年第5期38卷 555-562页

作者：周淑辉王增辉黄东岩吉林大学汽车工程学院长春130022 吉林大学生物与农业工程学院长春130022 东北师范大学人文学院理工学院长春130117

为了改善免耕播种机的作业性能,提高播深控制精度,设计了一套主动作用式智能调节系统。采用3个呈120°安装在限深轮内壁的flex传感器实现播种单体对地压力的监测。同时,采用空气弹簧作为对地压力调节机构,并以Mamdani模糊算法建立了其... 详细信息

为了改善免耕播种机的作业性能,提高播深控制精度,设计了一套主动作用式智能调节系统。采用3个呈120°安装在限深轮内壁的flex传感器实现播种单体对地压力的监测。同时,采用空气弹簧作为对地压力调节机构,并以Mamdani模糊算法建立了其智能调节模型,可实现播种单体对地压力的调节,进而确保播深适宜。Simulink仿真结果表明,Mamdani模糊模型具有良好的播种单体对地压力变化跟随性,满足播深调控需求。田间试验结果表明,作业速度为9 km/h时,系统的播深控制误差较被动调节方式降低了40%,实现了播深作业性能的改善。

关键词： flex传感器 Mamdani模糊模型播种深度智能调节

基于flex传感器和Mamdani模糊模型的免耕播种机智能播种深度调节系统

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农业工程技术 2022年第18期42卷 100-100页

作者：李名伟夏晓蒙朱龙图周仁义黄东岩吉林大学生物与农业工程学院吉林大学工程仿生教育部重点实验室

播种深度对免耕播种机作业性能具有重要影响，是保证出苗一致性的关键因素之一。但由于免耕作业环境复杂，播种深度一致性易受影响。该研究为改善播种机作业性能、提高播种深度控制精度，设计了一种智能播种深度调节系统。三个flex传感... 详细信息

播种深度对免耕播种机作业性能具有重要影响，是保证出苗一致性的关键因素之一。但由于免耕作业环境复杂，播种深度一致性易受影响。该研究为改善播种机作业性能、提高播种深度控制精度，设计了一种智能播种深度调节系统。三个flex传感器以120°间隔安装在限深轮内壁来实现播种单体对地压力的监测。flex传感器输出电压峰值随对地压力增大呈线性增加。采用空气弹簧作为对地压力调节机构，并以Mamdani模糊算法建立其智能调节模型，实现播种单体对地压力调节，进而确保播种深度的一致性。采用MATLAB-Simulink对其工作过程进行了仿真，结果表明，Mamdani模糊模型具有良好的对地压力变化跟随性。田间试验结果表明，当作业速度为6 km/h、8 km/h和10 km/h时，系统对播种深度的控制误差分别为±9 mm、±12 mm和±22 mm，其播种性能显著高于被动作业方式。

关键词： flex传感器 Mamdani模糊模型播种深度智能调节系统免耕播种机

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flex土体大位移监测传感器研究

传感技术学报 2021年第4期34卷 470-475页

作者：朱瑞喜洪成雨段景川中电建南方建设投资有限公司广东深圳518000 深圳大学土木与交通工程学院广东深圳518060 深圳大学未来地下城市研究院广东深圳518060

基于flex技术制备了一种大位移传感器,可用于土体内部大位移的实时监测,研究中的flex大位移传感器,具有体积小、耐腐蚀、成本低、线性度好、量程大等优点。flex大位移传感器主要由flex传感器和铰链弯曲结构组成。通过标定试验可知,在0~6... 详细信息

基于flex技术制备了一种大位移传感器,可用于土体内部大位移的实时监测,研究中的flex大位移传感器,具有体积小、耐腐蚀、成本低、线性度好、量程大等优点。flex大位移传感器主要由flex传感器和铰链弯曲结构组成。通过标定试验可知,在0~60°的测量范围内flex大位移传感器信号与弯曲角度呈现良好的线性关系,其分辨率可达到0.5°~0.7°。在室内模型箱试验中,对flex位移传感器与灵敏度较高的FBG(fiber Bragg grating)位移传感器测量结果进行比较,得到的数据结果吻合良好,验证了flex大位移传感器的可靠性。

关键词： flex传感器土体位移监测基坑大变形

基于FBG与flex技术的智能岩土传感器的研发与验证

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基于FBG与Flex技术的智能岩土传感器的研发与验证

作者：杨语尧上海工程技术大学

学位级别：硕士

随着我国基建设施的完善,施工及运营期间的安全问题越来越引起重视。目前常用的传统岩土工程监测方法具有体积大、精度较低和施工期间不易放置等问题,而光纤光栅布拉格(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器和flex传感器因具有体积小、重量... 详细信息

随着我国基建设施的完善,施工及运营期间的安全问题越来越引起重视。目前常用的传统岩土工程监测方法具有体积大、精度较低和施工期间不易放置等问题,而光纤光栅布拉格(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器和flex传感器因具有体积小、重量轻、抗磁干扰能力好和价格低等优点,在近二十年来已被广泛应用于岩土工程的监测项目。基于岩土工程监测的重要性和传统监测仪器在监测中的局限性,近年来,一些科学研究提出了智能岩土监测的概念。在不影响正常施工的条件下,传感器可以在前期施工的过程中埋于工程土体内部,利用光纤传感器和flex传感器对位移、应变和沉降等数据进行监测,数据可在数据收集端实时查看,进行有效的、长期的监测。本课题研发多种用于岩土监测的传感器,完成了设计、制作、标定试验和应用验证。本文的主要内容如下:(1)基于熔融沉积制造(Fused Deposition Modeling,FDM)技术对光纤光栅传感器和flex传感器的设计封装研究。由于土木工程施工环境复杂、光纤光栅和flex传感器易折断和使用裸传感器监测影响传感器的耐久性和监测数据的可靠性等缺点,因此本文利用三维建模软件CATIA设计封装保护壳,结合3D打印中FDM封装技术对光纤光栅传感器封装保护,利用铝合金对flex传感器封装保护,使得传感器与保护材料一体化,研发制作岩土智能传感器。(2)基于标定试验对传感器的波长与位移、波长与荷载和模拟电流与弯曲角度关系的研究。根据不同传感器的特征,制定标定方案。试验研究得到传感器灵敏度、分辨率和量程等参数,以及每个传感器各参数间的拟合关系式。(3)基于一系列室内模型试验对设计制作的多个传感器的实际应用性能验证研究。分别搭建了路基试验模型、基坑试验模型和压缩单元试验。根据相似比例理论,设计模型和模型箱尺寸,确定试验方案,准备试验材料和设备。利用路基模型试验对FBG小位移传感器验证,采用两种工况对其进行研究;利用基坑单元试验分别对FBG大位移传感器、flex沉降传感器和flex测斜传感器验证;利用压缩试验对FBG环向位移传感器进行验证。本文结合FDM封装技术、FBG技术和flex技术,研发制作并验证了多个可应用于岩土工程监测传感器的实际应用性能,对于岩土工程中各个监测点的位移、沉降和应变进行实时监控。传感技术在岩土监测中的应用,可以实时监测测点数据,可结合网络技术对突发状况实时报警,有助于全面实现岩土工程的数字化与信息化,为岩土监测领域的研究提供了一种思路。

关键词：光纤光栅传感器 flex传感器 FDM封装技术模型试验岩土工程监测

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大位移传感器的设计与验证

传感技术学报 2021年第2期34卷 274-278页

作者：姬鹏飞武亚军上海大学力学与工程科学学院上海200444

为了研发与验证flex无线传感器用于土体监测时的可行性,本文参考已有的土体变形监测技术后,结合3D打印技术,传感测量技术与蓝牙无线传输技术,成功制作了flex无线土体位移传感器。本试验首先通过3D打印封装flex制作变形监测传感器,再由... 详细信息

为了研发与验证flex无线传感器用于土体监测时的可行性,本文参考已有的土体变形监测技术后,结合3D打印技术,传感测量技术与蓝牙无线传输技术,成功制作了flex无线土体位移传感器。本试验首先通过3D打印封装flex制作变形监测传感器,再由室内试验模拟基坑和边坡工况,利用flex传感器随着土体的变形分别可以对土体水平或竖直位移进行测量。试验结果表明:flex在用作室内试验时有较好的精确度,单个传感器量程为0°~60°,分辨率为0.3°~0.4°,并且可以实时反映土体的变化情况,其回传到后台的数据可以进一步分析得到土体位移量。

关键词：测土体变形监测 flex传感器 3D打印

基于flex无线传感技术的边坡位移监测研究

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传感技术学报 2019年第7期32卷 968-972页

作者：任芳昉洪成雨张孟喜李操上海大学土木工程系上海200444 深圳大学土木与交通工程学院广东深圳518061

基于flex无线智能传感器技术设计可用于岩土工程的位移监测系统。主要思路是以flex传感器技术为基础,通过标定试验得出flex传感器信号与传感器弯曲角度对应的关系;模拟边坡加载试验中采集的数据信号,推算出土体变形角度和位移变化量,从... 详细信息

基于flex无线智能传感器技术设计可用于岩土工程的位移监测系统。主要思路是以flex传感器技术为基础,通过标定试验得出flex传感器信号与传感器弯曲角度对应的关系;模拟边坡加载试验中采集的数据信号,推算出土体变形角度和位移变化量,从而实现对边坡位移的监测。由标定结果可知,在0°~60°的测量范围内flex传感器信号与弯曲角度呈现出良好的线性关系,其分辨率可达到0.3°~0.4°。基于边坡加载模拟试验,对flex传感器与位移传感器测量的结果进行比较,得到了监测结果与位移传感器监测结果吻合良好。试验结果表明flex传感系统能够有效地对边坡加载情况进行实时监测,在预防边坡方面有着良好的应用价值和前景。

关键词：岩土工程 flex传感器边坡位移监测标定试验角度位移传感器

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免耕播种机播种深度自动控制系统研究

免耕播种机播种深度自动控制系统研究

作者：朱龙图吉林农业大学

学位级别：硕士

免耕播种技术是中国现代化农业发展之必然趋势,是保护生态环境和提升粮食产量的有效措施。随着保护性耕作的推广,免耕播种技术得到了快速地发展。目前,我国在免耕技术上的研究已经取得了一定的成效,基本实现了对播量的精确控制,然而在... 详细信息

免耕播种技术是中国现代化农业发展之必然趋势,是保护生态环境和提升粮食产量的有效措施。随着保护性耕作的推广,免耕播种技术得到了快速地发展。目前,我国在免耕技术上的研究已经取得了一定的成效,基本实现了对播量的精确控制,然而在播种深度精确控制方面的研究还不够深入。本文在分析免耕播种技术与播种深度控制国内外研究动态的基础上,结合flex弯曲传感器的特性,开展了免耕播种机播种深度自动控制系统的研究工作,并完成了相应的系统设计。系统以flex传感器作为限深轮的胎面形变传感器,用以监测播种单体的对地压力,从而为播种深度的自动控制提供调控依据。为了合理地使用flex传感器,本文对flex传感器在限深轮内的安装进行了理论研究与受力分析,建立了其应用数学模型,推导出了flex传感器输出信号与限深轮形变之间的函数关系,并对模型进行了验证。本文设计的免耕播种机播种深度自动控制系统主要包括信号采集器、播深控制器等部分。其中,信号采集器用于实时采集flex传感器的输出传感信号以获取播种单体的对地压力;播深控制器可根据flex传感信号与预设播深值的大小来决策播深调控指令,播深调控指令对气压传动装置输出气压的调节可保证播种单体对地有足够的压力,从而达到播种深度一致性的目的。系统以同型号的两片STC12C5A60S2单片机分别作为信号采集器和播深控制器的核心处理器,并采用nRF2401无线通信模块实现传感数据从信号采集器到播深控制器的传输。此外,采用电压转换技术实现了系统中不同器件对不同供电电压的需求。为了测试系统的响应速率和工作性能,对免耕播种机播种深度自动控制系统进行了系统响应测试试验和田间测试试验。系统响应测试结果表明系统的响应时间约为0.43s。系统田间试验结果表明系统对地表的起伏变化和土壤的坚实度反应灵敏,仿形性能可靠,播深合格率能达到90%以上,能够达到播种深度精确控制要求。

关键词：免耕播种机播种深度自动控制 flex传感器单片机

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斜坡土体运动监测系统开发

工程技术研究 2021年第5期6卷 121-122页

作者：段志宏中国电建市政建设集团有限公司天津300384

文章主要介绍了一种基于flex传感器的土体变形监测传感器。flex传感器广泛运用于电子制造业、汽车工业、体育、医疗、人机工程、生物力学等各个行业,由于其封装后受环境影响较小,且使用寿命较长,因此适用于工程环境。标定试验结果表明,... 详细信息

文章主要介绍了一种基于flex传感器的土体变形监测传感器。flex传感器广泛运用于电子制造业、汽车工业、体育、医疗、人机工程、生物力学等各个行业,由于其封装后受环境影响较小,且使用寿命较长,因此适用于工程环境。标定试验结果表明,该研究制备的flex土体变形监测传感器最小分辨率和测量范围分别为0.5°和-20°~65°,flex数据与实际弯曲角度之间具有良好的线性度,因此在一定程度上证明了flex土体变形监测传感器能够用于工程中土体变形的测量。

关键词： flex传感器土体变形监测传感器监测系统

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无线土体变形监测传感器验证

建筑技术开发 2021年第11期48卷 5-6页

作者：刘文丽中国电建市政建设集团有限公司天津300384

基于flex传感器进行土体变形监测,建立了室内模型箱试验,测试flex无线土体变形监测传感器的测量性能。通过边坡模型的加载试验,验证了flex无线土体变形监测传感系统的实用性,同时证明了flex无线土体变形监测传感器具有足够的精度。

关键词： flex无线土体变形监测传感器边坡试验 flex传感器