[发明专利]一种通用型谷物流量测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通用型谷物流量测定装置，可用于各种联合收割机、粮食加工及储运行业，可以对水稻、小麦、油菜、大豆、玉米等物料或其他散粒体的连续输送过程中的流量进行在线实时精确监测。

背景技术

精准农业其核心是空间信息GPS/GIS/RS支持下的精确定位与变量作业机械设备。而谷物产量是精细农业中需要获取的最重要的信息之一，它可以直接反映农田的信息(如土壤性质、肥效利用、水分、虫害等)对谷物产量的影响。由此农场主或农户可根据获取的信息，确定化肥、农药等的投入，极大地节约各种原料的投入，大大降低生产成本，提高土地的收益率。获取农作物小区产量信息，建立小区产量空间分布图是实施精细农作的起点，也是实现作物生产过程中科学调控投入和制定管理决策措施的关键。谷物小区产量的精确测量是产量监测的关键因素，小区产量数据是生成产量图的主要依据。因此谷物流量传感器是精确农业测产系统中的核心。根据工作环境和作业任务要求，谷物流量监测装置既应具有较高的灵敏度和精度，又应具有很强的抗干扰能力。

目前国内外在线实时检测谷物流量的传感器主要有体积流式、γ射线和质量流式3种。体积流式谷物流量传感器直接测量谷物的体积流量，其测量结果受谷物容积密度、含水率、机器倾斜度、探头污染等的影响，需经常清洗和标定，测量精度不高、性能不稳，且体积大，无实用价值。γ射线谷物流量传感器测量精度较高，但辐射对操作人员和环境有一定的危害、使用成本较高，亦不宜于装机推广。冲量式谷物质量流量传感器具有安装方便、没有潜在污染等优点，但测量精度差、受联合收割机前进速度、机器颠簸、割幅宽度变化、谷物流动的稳定性、谷物含水率和密度的变化等诸多因素的影响。不同物料标定精度各异。

据技术文献的检索发现，悬臂式流量传感器(专利号：97233380.0)采用了悬臂梁方式实现对流体的流量测定，该传感器适合测量高粘度、低流速的高温流体，主要由受力臂和壳体和贴在壳体内壁的应变片组成。该实用新型主要靠受力臂引起的壳体变形来测量流体流量，容易受到外界振动的干扰而导致测量精度降低，因此，此专利中所述的传感器将无法应用于联合收割机测量谷物的流量。

谷物质量流量传感器(200510027054.8)采用测量手指、“门″字形固定架、弹性元件、信号变送模等实现谷物质量流量的检测，虽然有动力消振模块，但基于冲量式的测量本质，对振动仍较敏感，且受标定精度、谷物流动的稳定性、谷物含水率和密度的变化等因素的多重影响，测量精度不高，在联合收割机上没得到广泛应用。

发明内容

为了克服现有谷物流量测定装置的不足之处，本发明在国内首次在联合收割机出粮口采用通用型谷物流量测定装置进行谷物流量在线实时测定，适用于水稻、小麦、油菜、大豆、玉米、高粱、牧草等作物的籽粒的流量测定。该装置对机器的颠簸、震动、排粮间断和冲击带来的误差影响小，测量精度高，性能稳定，数据采集可靠，不会对操作人员和环境产生危害，只要与出粮口接口匹配即可，安装及维修方便。

本装置的技术方案是：一种通用型谷物流量测定装置，包括集料斗体、传感器、监测与控制系统，集料斗体上设置有开合闸门，通过开合闸门自由端的开启程度控制集料斗体出口通道的截面形状；在出口处设置有流速传感器和激光传感器，激光传感器的测量头垂直于集料斗中物料流速方向，正对于待测物料；流速传感器与激光传感器的输出端和监测与控制系统中的数据采集卡相连。

工作时，集料斗的进料口与垂直升运器出料口相连，从出料口源源不断输送来的物料进入集料斗，在开合闸门的控制下，物料沿着集料斗的“U”形口与开合闸门构成的一矩形出口流入联合收割机粮仓，通过设置在出口处流速传感器和激光传感器采集数据，上传到监测与控制系统，监测与控制系统依据数据对流量进行计算，并进行监测与控制。

上述所说的谷物流量测定装置，还可以在集料斗出口处设置“门”形支架，支架安装激光传感器。

开合闸门一端通过转轴与集料斗相连接，在开合闸门上装有一阻尼器，使闸门处于常闭状态，被测物料通过时靠其自身张力，推开开合闸门，开合闸门在阻尼器的作用下对通过的物料产生一定约束作用，使其沿着集料斗的“U”形口与开合闸门构成的一矩形出口通过，被测物料流量发生变化时，阻尼器可使开合闸门自动调节，保证工作可靠性。