壓電式谷物質(zhì)量流量傳感器仿真及試驗(yàn)研究.pdf_第1頁(yè)
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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(cè)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(duì)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(duì)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(lái)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(guò)程中莖稈對(duì)傳感器測(cè)產(chǎn)精度的影響,利用有限元分析軟件,對(duì)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(lái)

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(cè)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

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