壓電式谷物質(zhì)量流量傳感器仿真及試驗(yàn)研究.pdf

1、作物產(chǎn)量是精確農(nóng)業(yè)中需要獲取的重要信息，谷物質(zhì)量流量傳感器作為作物產(chǎn)量測試的關(guān)鍵核心部件，其性能直接影響產(chǎn)量圖的精度。
　　 本文設(shè)計(jì)了一種壓電式谷物質(zhì)量流量傳感器。首先對接受谷物沖擊信號(hào)的傳感器力敏元件的材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值分析和試驗(yàn)。利用ANSYS和LS-DYNA有限元分析軟件對谷粒沖擊力敏元件進(jìn)行數(shù)值模擬分析，其中力敏元件的形狀采用了盤狀和板狀，力敏元件的材料選擇了45＃鋼、鋁合金、陶瓷和PVC，谷粒以不同的速度(0.5m

2、/s、1.0 m/s、2.0 m/s、3.0 m/s)和同力敏元件不同的夾角(0°、30°、60°、90°)沖擊力敏元件。仿真結(jié)果來看，力敏元件的形狀選擇板狀；當(dāng)力敏元件的材料選擇陶瓷時(shí)，力敏元件的Z方向振幅較大、振動(dòng)衰減時(shí)間最短。搭建了物理樣機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)，試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了仿真結(jié)論。
　　 為了研究在收割過程中莖稈對傳感器測產(chǎn)精度的影響，利用有限元分析軟件，對水稻莖稈和小麥莖稈沖擊板狀陶瓷力敏元件分別進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。從仿真結(jié)果來

3、看，20mm的小麥、水稻莖稈沖擊力敏元件所產(chǎn)生壓電信號(hào)僅為一顆谷粒沖擊力敏元件所產(chǎn)生的壓電信號(hào)的一半。
　　 為了盡量避免谷粒之間發(fā)生二次碰撞而影響谷物測產(chǎn)傳感器精度，本文從理論上推導(dǎo)了谷物發(fā)生二次碰撞的公式，為壓電式谷物質(zhì)量流量傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。
　　 利用Pro/E軟件建立了壓電式谷物質(zhì)量流量傳感器的三維模型，進(jìn)行了壓電式谷物質(zhì)量流量傳感器的模態(tài)分析，避開了聯(lián)合收割機(jī)的振動(dòng)頻率，防止了共振的發(fā)生。為了使傳