[发明专利]农业物料撞击特性试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种农业物料撞击特性试验装置及方法，主要用于水稻、小麦、玉米、大豆、油菜等农作物籽粒动态特性的检测。

背景技术

对农业物料碰撞特性的研究，获得农业物料碰撞特性和损伤程度的相关性，可以为农业物料采收、分级包装和运输等相关设备的设计提供科学理论依据，以减少农业物料生产过程的机械损伤。农业物料本质上是一个生物系统，不同于工程材料，因此很难用理论分析方法来研究生物材料的动态力学特性，而多采用试验方法，然而到目前为止农业物料碰撞特性还没有成熟和普遍适用的实验方法。专利号为ZL03141601.2是浙江大学王俊发明的一种名称为“果实坚实度的检测方法和装置”，该专利利用悬摆小球对果实中部进行敲击，获取敲击响应主频，通过计算模型获取果实坚实度，这一方法的缺陷是：由于是通过悬摆敲击，所以不适用于体积较小的农业物料如谷物等，且无法获得动屈服力、动破裂力等参数信息。

对谷物破碎率的预测，美国(Cooke和Dickens，1981)的办法是将谷物放入特定的实验设备中，使谷物承受一定形式的载荷，产生破碎。把处理过的谷物通过圆孔筛(根据谷粒大小选择筛孔大小)的碎粒质量与样品质量的比值定义为破碎敏感性(Susceptibility)，这是一种间接的方法，而没有给出谷物本身的动态特性参数。

发明内容

本发明的目的是提供一种能获取农业物料动屈服力、动破裂力等动态特性参数的装置及方法，且适用于各种大小体积的农业物料。

本发明装置采用的技术方案是：落锤从上至下穿过导向轮和三脚架，落锤上套着一个可显示落锤高度的透明套管，透明套管的上端与支撑导向轮的导向轮座相连接，启动机构与导向轮座固定在一起；在落锤上安装可调整落锤高度的定位板；在三脚架的脚底部设置测试台，待测物料放置在测试台上，在落锤的底部安装电荷型加速度传感器，加速度传感器的输出端连接电荷放大器的输入端，电荷放大器的输出端与信号采集箱的输入端相连，然后接入计算机。

落锤由顶部的球头，底部的锤头和中间连接件锤杆组成，电荷型加速度传感器安装在锤头的中间，定位板安装在锤杆上。

将启动机构的固定板与导向轮座固定在一起，拨杆的下端与舌型滑块活动连接在一起，舌型滑块的右端套有预紧弹簧；在没有外力作用时舌型滑块左端的伸出导套可锁住定位板，此时拨杆靠在挡销上。

本发明方法采用的技术方案依序包括如下步骤：

A.将三脚架放置在测试台四周，移动待测物料，使其位于落锤下部的中心位置；

B.提起落锤，使定位板与启动机构相锁，通过透明套管观察落锤的下落高度；

C.启动机构释放落锤时对放置在测试台上的农业物料进行撞击，用安装在锤头中的高阻抗电荷型加速度传感器获取所响应的动力学信号；

D.利用电荷放大器对响应信号进行放大，信号采集箱和计算机对放大后的信号进行采集、记录和存储；

E.计算机中的信号输入模块用于获取农业物料撞击的加速度、力响应信息，数据记录模块将模拟信号进行离散化转换成数字量，并按格式存储在计算机中，通过信号处理模块中滤波、频谱分析提取响应曲线、计算响应时间、峰值、主频等参数，结果输出模块将计算、分析结果打印输出，提取第一个响应信号的力峰值即为稻谷的动屈服力，同样可以获得稻谷发生破碎时的动破裂力。

本发明利用落锤对农业物料的撞击，在落锤上装有高阻抗电荷型加速度传感器可获得农业物料撞击响应动力学信号，通过信号分析可获取农业物料发生屈服、破碎时的动屈服力、动破裂力等动态特性参数，为农业物料收获、加工、储运等机械设备的设计提供依据，结构简单，操作方便，所获取的参数可靠。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明装置的结构图；

图2是图1中启动机构7和导向轮座3连接处的局部放大图；

图3是图1中导向轮2的局部俯视图；

图4图1中落锤1的结构图；

图5是图1中计算机13的检测软件系统组成框图；

图6是图1中农业物料9受撞击后的响应信号显示图。

图中：1.落锤，101.球头，102.锤杆，103.锁紧螺母，104.锤头，2.导向轮，3.导向轮座，4.三脚架，5.套管，6.定位板，7.启动机构，701.拨杆，702.挡销，703.固定板，704.导套，705.舌型滑块，706.预紧弹簧，8.加速度传感器，9.农业物料，10.测试台，11.电荷放大器，12.信号采集箱，13.计算机。

具体实施方式