便攜式農(nóng)作物莖桿力學(xué)特性測(cè)試儀的設(shè)計(jì)與試驗(yàn).pdf

1、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)迫切要求有一批現(xiàn)代化的儀器作保障，為此本文從農(nóng)作物莖稈力學(xué)特性測(cè)試的實(shí)際情況出發(fā)，設(shè)計(jì)出一款適應(yīng)農(nóng)業(yè)應(yīng)用的莖稈力學(xué)測(cè)試設(shè)備。
　　 該測(cè)試儀機(jī)械部分通過(guò)測(cè)試刀具、傳感器、作物莖稈的一體化設(shè)計(jì)和總體結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減小了儀器的尺寸和重量，方便攜帶，便于在農(nóng)作物生長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)采用交流減速電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，保持了測(cè)試速度的恒定，消除了手動(dòng)操作時(shí)因速度變化導(dǎo)致的測(cè)試誤差。該測(cè)試儀設(shè)計(jì)有農(nóng)作物莖稈的剪切、穿刺、彈性模量

2、、莖稈剛度等實(shí)驗(yàn)?zāi)K。剪切力測(cè)試刀片由1mm厚的不銹鋼片切割而成。為滿足不同直徑的莖稈實(shí)驗(yàn)，刀片刃口大小分為5個(gè)等級(jí)，可進(jìn)行小麥、高粱、玉米等莖稈的剪切力實(shí)驗(yàn)。穿刺探針設(shè)計(jì)有0.5mm、1.0mm、1.5mm三種不同直徑。彈性模量測(cè)試模塊由支架和數(shù)顯百分表構(gòu)成，數(shù)顯百分表可實(shí)時(shí)顯示莖稈的撓度，拆下數(shù)顯百分表則可進(jìn)行莖稈剛度實(shí)驗(yàn)。
　　 信號(hào)放大模塊采用BSQ-2型變送器，其內(nèi)部采用AD620芯片作為放大器。A/D轉(zhuǎn)換采用ADS8

3、344芯片。為保證A/D轉(zhuǎn)換電路穩(wěn)定性，系統(tǒng)采用AD586BR芯片作為基準(zhǔn)電壓源為ADS8344提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。
　　 控制系統(tǒng)以意法半導(dǎo)體公司推出的基于ARMCortex-M3系列最高配置芯片STM32F103ZE為核心設(shè)計(jì)制作了單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)板，其上集成EEPROM、串口、SD卡、蜂鳴器、TFT屏等外設(shè)。該控制系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集拉/壓力傳感器的輸出信號(hào)，可對(duì)壓力曲線等試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和SD卡存儲(chǔ)，同時(shí)還能完成做功、最大壓

4、力等參數(shù)的計(jì)算。
　　 通過(guò)MicrosoftVisualC++6.0開(kāi)發(fā)環(huán)境和C++等編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了上位機(jī)數(shù)據(jù)采集接收界面。該界面可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、歷史查詢、數(shù)據(jù)下載、曲線繪制等功能。同時(shí)該軟件還可讀取SD卡存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，很好的再現(xiàn)測(cè)量時(shí)的壓力曲線。
　　 通過(guò)測(cè)試精度校正，該測(cè)試儀平均相對(duì)誤差為0.84％，工作穩(wěn)定可靠，為進(jìn)一步研究農(nóng)作物莖稈的力學(xué)性能提供了方便。利用該測(cè)試儀進(jìn)行了玉米莖稈剪切力和彈性模量試驗(yàn)