[发明专利]一种基于超声悬浮的谷物联合收割机清选损失检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于超声悬浮的谷物联合收割机清选损失检测装置，其特征在于，包括声悬浮信号采集系统、单片机(7)和报警电路(8)；在联合收割机清选筛尾部安装声悬浮信号采集系统，经声悬浮信号采集系统中的悬浮球(5)内的压电陶瓷传感器(9)和无线发射芯片(12)采集信号并实时地发送给单片机(7)，单片机(7)通过混沌算法实时对接收到的信号进行处理得到谷物联合收割机的清选损失量和清选损失率；当联合收割机的清选损失量和清选损失率大于预设值时，报警电路(8)报警；

所述声悬浮信号采集系统包括超声波换能器(2)、变幅杆(3)、超声波发射端(4)、悬浮球(5)和超声波反射端(6)；所述超声波换能器(2)、变幅杆(3)、超声波发射端(4)依次机械连接；超声波发射端(4)与超声波反射端(6)之间设置有悬浮球(5)；

所述悬浮球(5)内壁上固定设置有压电陶瓷传感器(9)、滤波电路(10)、信号放大电路(11)、无线发射芯片(12)；所述压电陶瓷传感器(9)利用正压电效应实现对谷粒冲击信号的检测；经压电陶瓷传感器(9)检测到的信号经滤波电路(10)和信号放大电路(11)处理后经无线发射芯片(12)发射给单片机(7)。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声悬浮的谷物联合收割机清选损失检测装置，其特征在于，所述声悬浮信号采集系统通过三个均匀分布的悬浮球(5)来实现信号的接收。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声悬浮的谷物联合收割机清选损失检测装置，其特征在于，所述声悬浮信号采集系统还包括电源(1)，电源(1)为超声波换能器(2)提供相匹配的高频交流电信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于超声悬浮的谷物联合收割机清选损失检测装置，其特征在于，所述悬浮球(5)内壁上还固定设置有电源电路(13)；电源电路(13)为悬浮球(5)内部的器件提供电能。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于超声悬浮的谷物联合收割机清选损失检测装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一)对清选损失检测装置首先设定位移下限，该下限略小于谷粒冲击信号幅值A1，并输入预先测定的不含谷粒的混沌系统Lyapunov指数以作标准；

步骤二)位于悬浮球(5)内部的压电陶瓷传感器(9)采集悬浮球(5)上谷粒、秸秆混合物撞击而产生的振动信号；

步骤三)位于悬浮球(5)内部的滤波电路(10)以及信号放大电路(11)对压电陶瓷传感器(9)采集到的振动信号进行处理，然后通过无线发射芯片(12)实时发送给单片机(7)进行处理；

步骤四)单片机(7)通过对悬浮球(5)的振动位移信号进行处理分析，若位移幅值小于预设位移下限的信号视为噪声信号，并将其归零；若所测位移幅值大于预设位移下限且Lyapunov指数和预设Lyapunov指数马氏距离超过一定界值，则提取其位移信号幅值A2，则冲击谷粒数量为N＝A2/A1；将设定时间内的谷粒冲击数量累加得到总谷粒冲击数量，得到谷物清选损失量和清选损失率；单片机(7)得到清选损失量和清选损失率后和预设值进行比较，若清选损失率高于预设值，系统则通过报警电路(8)发出报警信号。

6.根据权利要求5所述的基于超声悬浮的谷物联合收割机清选损失检测装置的方法，其特征在于，所述单片机(7)采用混沌算法，利用混沌系统对初始条件和参数的极端敏感性，通过对混沌参数的距离判别，实现在收割机清选作业强背景噪声中对谷粒冲击信号的检测。