專利名稱：聯合收獲機膜盒喂入量測試方法、裝置及喂入量傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種聯合收獲機喂入量測試方法、裝置及喂入量傳感器，屬 于農業裝備監測技術領域及傳感器技術領域。
背景技術：
聯合收獲機是實現農業機械化和農業現代化的重要技術裝備。"喂入量" 是聯合收獲機的重要設計參數和性能參數。對于谷物收獲機械喂入量的測 試，通常是采用人工或輔助裝置接樣，用樣品總質量除以接樣時間來得到谷 物收獲機械在一段時間內的平均喂入量。但是，利用這種方法無法對正在田 間收獲作業的谷物收獲機械隨機喂入量進行實時測試。
在收獲季節，由于收獲作物的品種、產量、密度、濕度、草谷比、千粒 重，以及收獲機的割幅、割茬、車速等多種因素的影響，致使聯合收獲機的 喂入量隨機變化，使得駕駛員很難控制收獲機處于最佳工作(喂入量)狀態。 聯合收獲機為了搶農時和提高生產效率，常由于超額定(設計)喂入量而出 現滾筒堵塞、脫離質量不高和損失率超標等故障；也會由于喂入量不足而沒 有充分發揮收獲機的最高功效。由于駕駛員不知道聯合收獲機正在作業時的 喂入量，所以聯合收獲機在實際作業中喂入量不是過高，就是不足，不易實 施操控，難以實現高效率、高質量作業。
為了提高聯合收獲機的生產效率和作業質量，早在20世紀中葉，美國的一些農機專家和學者就曾對聯合收獲機過橋輸送扭矩傳感器、發動機轉速 傳感器、割臺攪龍扭矩傳感器、籽粒輸送攪龍扭矩傳感器、清糧室空氣壓力 傳感器和谷粒流量計等六種傳感器，進行聯合收獲機喂入量的實時測試和試
驗研究。前蘇聯利用脫粒負荷自動調節器進行喂入量測試，并在CK-4、尼
瓦和科洛斯等型聯合收獲機上裝機試驗，上述研究均由于喂入量測試相關性 較差、精度較低，至今未見普及應用。
上世紀90年代，中國專利號為90101728.0的發明專利，利用膜片應變 測力原理，采用粘貼應變片的彈性膜片組成的測力傳感器(稱其為膜片應變 喂入量傳感器)，安裝在聯合收獲機過橋出口處的底板上，利用喂入作物對 彈性膜片擠壓時所產生的應力應變來測試收獲作物的隨機喂入量，盡管該傳 感器測試靈敏度較低，還是取得了較好效果。近些年來，仍有新的喂入量測 試傳感器及相關研究不斷面世，如國內不少農機研發單位，利用測試收獲機 滾筒轉速監測聯合收獲機作業喂入量。江蘇大學的專家和教授，通過過橋主 動軸扭矩的測試，試驗研究聯合收獲機喂入量測試方法和喂入量傳感器，上 述研究目前處于實驗探索階段。
發明內容
本發明的目的就是針對現有聯合收獲機喂入量測試技術中的不足，提供 了一種聯合收獲機膜盒喂入量測試方法、裝置及喂入量傳感器。
膜盒由膜片和傳感器座組成，根據對膜片位移測試方法的不同，在膜盒 中配置相應的傳感器組成膜盒喂入量傳感器。
本發明所述的膜盒喂入量測試方法就是把膜盒喂入量傳感器安裝在聯 合收獲機過橋出口處底板上，承受過橋輸送和喂入作物的擠壓力，將擠壓力(膜片位移)信號轉變為電信號(電壓或電流)，進行聯合收獲機隨機喂入 量的實時測試。
將膜盒喂入量傳感器安裝在聯合收獲機過橋出口處底板上，從而構成了 膜盒喂入量測試裝置。膜盒喂入量測試裝置以膜盒膜片承受過橋輸送和喂入 收獲作物的擠壓力，膜片在喂入作物擠壓力作用下發生位移變形，在膜盒中 配置膜片位移測試傳感器，將喂入作物的擠壓力信號轉變為電信號，進行聯 合收獲機喂入量的測試。
根據對膜片位移測試方法的不同，可采用不同的技術方案實現對擠壓力 信號的轉換和喂入量的測試。本發明所述的喂入量傳感器是在膜盒中配置電 渦流傳感器或稱重傳感器等技術方案得以實現。
在膜盒中配置電渦流傳感器所組成的膜盒喂入量傳感器稱之為電渦流 膜片位移喂入量傳感器(簡稱為電渦流喂入量傳感器)。在膜盒中配置稱重 傳感器所組成的膜盒喂入量傳感器稱之為膜片稱重喂入量傳感器。
電渦流喂入量傳感器是由彈性膜片、傳感器座(二者組成膜盒)和電渦 流傳感器(由電渦流探頭和前置器組成)組成。當聯合收獲機過橋喂入作物 擠壓膜盒彈性膜片時，彈性膜片與電渦流探頭間的間隙(距離)發生變化， 于是電渦流傳感器就將膜片承受的擠壓力(膜片位移量)信號轉變為電信號， 進行聯合收獲機喂入量的測試。
電渦流喂入量傳感器通過電渦流探頭檢測膜片位移量，實現過橋喂入作 物擠壓力的測試方法，較膜片應變喂入量傳感器具有喂入量測試靈敏度高， 分辨率好，便于信號傳輸；傳感器整體密封，防雨防潮濕，工作穩定，膜片 更換方便，消除了膜片在過橋安裝容易翹曲的缺點，提高了聯合收獲機喂入量的測試性能。
膜片稱重喂入量傳感器是由彈性膜片、傳感器座(二者組成膜盒)和 力導桿、稱重傳感器組成。當聯合收獲機過橋喂入作物擠壓膜盒彈性膜片時， 彈性膜片受力發生位移變形，該膜片將通過頂住自身的力導桿把所承受的擠 壓力傳遞給連結力導桿的稱重傳感器，于是稱重傳感器就將膜片所承受的擠 壓力(膜片位移力)信號轉變為電信號，進行聯合收獲機喂入量的測試。
膜片稱重喂入量傳感器通過裝有力導桿螺栓的稱重傳感器檢測膜片位 移力，實現過橋喂入作物擠壓力的測試方法，較膜片應變喂入量傳感器具有 喂入量測試靈敏度高，分辨率好，便于信號傳輸；傳感器整體密封，防雨防 潮濕，工作穩定，膜片更換方便，消除了膜片在過橋安裝容易翹曲的缺點。 較電渦流喂入量傳感器具有高頻振動干擾小，傳感器成本低，具有傳感器 過載保護功能，提高了喂入量傳感器的測試性能和安全性能。
本發明所述的膜盒喂入量測試方法、裝置及喂入量傳感器膜盒傳感器 構造簡單，整體結構緊湊，成本低廉，實用性強，可方便的安裝在聯合收獲 機過橋出口處底板上，對聯合收獲機改裝小；喂入量測試靈敏、精確、便捷、 可靠，能夠滿足各種類型聯合收獲機對隨機喂入量實時測試的要求，并可為 聯合收獲機自動控制提供技術基礎，是農機手實時操控聯合收獲機工作狀態
(喂入量)、提高工作性能和作業質量、高效率作業的好幫手。
圖1是本發明膜盒喂入量測試方法工作原理框圖； 圖2是本發明膜盒喂入量測試裝置結構示意圖3是本發明膜盒喂入量傳感器實施例1，電渦流喂入量傳感器結構示意圖4是本發明膜盒喂入量傳感器實施例2，膜片稱重喂入量傳感器結構
示意圖。
具體實施例方式
本發明所述的膜盒喂入量測試方法膜盒由膜片和傳感器座組成，在膜 盒中配置測試膜片位移的傳感器組成膜盒喂入量傳感器，將膜盒喂入量傳感 器安裝在聯合收獲機過橋出口處底板上，承受過橋輸送和喂入作物的擠壓 力，將擠壓力(膜片位移)信號轉變為電信號，進行聯合收獲機喂入量的測 試。該方法亦可稱為膜片位移喂入量測試方法，其工作原理如圖l所示
聯合收獲機在田間收獲作業時，收割臺切割后的成熟作物由過橋輸送進 入主機，進行脫粒、分離和清選，實施作物籽粒的收獲；安裝在聯合收獲機 過橋出口處底板上的膜盒喂入量傳感器承受輸送、喂入作物(喂入量)的擠 壓力，將擠壓力(膜片位移)信號轉變為電信號(電壓或電流)，傳輸給喂 入量測控儀表，實施聯合收獲機隨機喂入量的實時采集和測試。
本發明所述的膜盒喂入量測試裝置將膜盒喂入量傳感器2安裝在聯合 收獲機過橋l出口處底板上，從而構成了膜盒喂入量測試裝置，其結構如圖 2所示
膜盒喂入量測試裝置由聯合收獲機輸送和喂入收獲作物的過橋1，以及 安裝在過橋出口處底板上的膜盒喂入量傳感器2組成，膜盒由膜片和傳感器
座組成，膜盒喂入量傳感器2以膜盒膜片承受過橋1輸送和喂入收獲作物的
擠壓力，膜盒中配置的膜片位移測試傳感器，將喂入作物的擠壓力(膜片位 移)信號轉變為電信號，進行聯合收獲機喂入量的測試根據對膜片位移測試方法的不同，膜盒中可配置兩種膜片位移測試傳感 器而組成兩種膜盒喂入量傳感器(1)電渦流喂入量傳感器在膜盒內配置 電渦流傳感器測試膜片位移量，以實現對過橋喂入量的測試；(2)膜片稱重 喂入量傳感器在膜盒內配置稱重傳感器測試膜片位移力，以實現對過橋喂 入量的測試。上述兩種膜盒喂入量傳感器分述如下
本發明膜盒喂入量傳感器實施例1:如圖3所示的電渦流喂入量傳感器
是由彈性膜片3、傳感器座4和電渦流傳感器探頭6 (含前置器)、后蓋5、 膜片緊固螺釘(或鉚釘)9、探頭鎖緊螺母7、后蓋緊固螺釘8等組成。電渦 流傳感器是由探頭和前置器組成，前置器是為探頭提供高頻交流電流，將探 頭與金屬彈性膜片之間的間隙(距離)及其變化信號轉變為電壓或電流信號
輸出的電子裝置。前置器由于體積較大， 一般不放入傳感器座內。膜片緊固 螺釘(或鉚釘)9將彈性膜片3緊固在傳感器座4的上面(或采用焊接方法 將彈性膜片3周邊與傳感器座4的上面焊合)，探頭鎖緊螺母7將探頭6與 傳感器的后蓋5鎖緊，由后蓋緊固螺釘8將后蓋5緊固在傳感器座4上。電 渦流喂入量傳感器工作時，用螺栓穿過傳感器座4的孔將其緊固在聯合收獲 機過橋出口處底板開的孔上。
聯合收獲機在收獲作業時，通過過橋喂入的作物擠壓電渦流喂入量傳感 器的彈性膜片3，彈性膜片3受擠壓改變了與電渦流傳感器探頭6的間隙(距 離)，電渦流傳感器將探頭6與膜片3的間隙(膜片位移量)變化信號轉變 為電信號(電壓或電流)，傳送給喂入量測控儀表，實現聯合收獲機隨機喂 入量的實時測試。
本發明膜盒喂入量傳感器實施例2:如圖4所示的膜片稱重喂入量傳感器是由彈性膜片10、力導桿螺栓11、傳感器座12、線塞13、稱重傳感器15、 后蓋17、稱重傳感器緊固螺釘14、力導桿鎖緊螺母16、后蓋緊固螺釘18 和膜片緊固螺釘(或鉚釘)19等組成。螺釘(或鉚釘)19將彈性膜片10緊 固在傳感器座12的上面(或采用焊接方法將彈性膜片10周邊與傳感器座12 的上面焊合)，稱重傳感器緊固螺釘14將稱重傳感器15緊固在傳感器座12 上，力導桿螺栓11穿過稱重傳感器15 —端的螺紋孔頂住彈性膜片10，然后 用力導桿鎖緊螺母16鎖緊，后蓋17由后蓋緊固螺釘18固定在傳感器座12 上。稱重傳感器15的接線(電纜)由線塞13穿過與其連接。膜片稱重喂入 量傳感器工作時，用螺栓穿過傳感器座12的孔將其緊固在聯合收獲機過橋 出口處底板開的孔上。
聯合收獲機在收獲作業時，通過過橋喂入的作物擠壓膜片稱重喂入量傳 感器的彈性膜片10，彈性膜片10將擠壓力通過力導桿螺栓11傳遞給稱重傳 感器15，稱重傳感器15將喂入作物的擠壓力(膜片位移力)信號轉變為電 信號(電壓或電流)，傳送給喂入量測控儀表，實現聯合收獲機隨機喂入量 的實時測試。
權利要求
1、一種聯合收獲機喂入量測試方法，其特征在于將膜盒喂入量傳感器(2)安裝在聯合收獲機過橋(1)出口處底板上，承受過橋(1)輸送和喂入作物的擠壓力，并將擠壓力(膜片位移)信號轉變為電信號，進行聯合收獲機喂入量測試的膜盒(膜片位移)喂入量測試方法。
2、 根據權利要求1所述的聯合收獲機喂入量測試方法，其特征在于 膜盒喂入量傳感器(2)是采用膜片位移方法進行過橋(1)喂入作物擠壓力(喂入量)的測試；膜盒是由膜片和傳感器座組成的，在膜盒中配置稱重傳 感器組成可進行膜片位移力測試的膜片稱重喂入量傳感器；聯合收獲機在收 獲作業時，通過過橋(1)喂入的作物擠壓膜片稱重喂入量傳感器(2)的彈 性膜片(10)，彈性膜片(10)將擠壓力通過力導桿螺栓(11)傳遞給稱重 傳感器(15)，稱重傳感器(15)將喂入作物的擠壓力(膜片位移力)信號 轉變為電信號，傳送給喂入量測控儀表，實現聯合收獲機喂入量的測試。
3、 根據權利要求1所述的聯合收獲機喂入量測試方法，其特征在于 膜盒喂入量傳感器(2)是采用膜片位移方法進行過橋(1)喂入作物擠壓力(喂入量)的測試；膜盒是由膜片和傳感器座組成的，在膜盒中配置電渦流 傳感器組成可進行膜片位移量測試的電渦流喂入量傳感器；聯合收獲機在收 獲作業時，通過過橋(1)喂入的作物擠壓電渦流喂入量傳感器(2)的彈性 膜片(3)，彈性膜片(3)受擠壓改變了與電渦流傳感器探頭(6)的間隙(距 離)，電渦流傳感器將探頭(6)與膜片(3)的間隙(膜片位移量)變化信 號轉變為電信號，傳送給喂入量測控儀表，實現聯合收獲機喂入量的測試。
4、 一種聯合收獲機喂入量傳感器，其特征在于所述膜盒喂入量傳感 器(2)安裝在聯合收獲機過橋(1)出口處底板上，膜盒由膜片和傳感器座 組成，以膜片承受過橋(1)輸送和喂入收獲作物的擠壓力，膜盒中配置膜 片位移測試傳感器，將喂入作物的擠壓力信號轉變為電信號，進行聯合收獲 機喂入量的測試。
5、 根據權利要求4所述的聯合收獲機喂入量傳感器，其特征在于膜 盒喂入量傳感器為測試膜片位移量的電渦流喂入量傳感器，該喂入量傳感器 的主體由與過橋連接的傳感器座(4)、緊固在傳感器座(4)上面的的彈性膜片(3)、固設于彈性膜片(3)下方的電渦流傳感器探頭(6)(含前置器) 組成；電渦流喂入量傳感器工作時，用螺栓穿過傳感器座(4)的孔將其緊 固在聯合收獲機過橋(1)出口底板開的孔上。
6、 根據權利要求4所述的聯合收獲機喂入量傳感器，其特征在于膜 盒喂入量傳感器為測試膜片位移力的膜片稱重喂入量傳感器，該喂入量傳感 器的主體由與過橋連接的傳感器座(12)、緊固在傳感器座(12)上面的彈 性膜片(10)、力導桿螺栓(11)、固設于彈性膜片(10)下方的稱重傳感器(15)組成，所述力導桿螺栓(11) 一端頂住彈性膜片(10)，另一端固連 在稱重傳感器(15)上；膜片稱重喂入量傳感器工作時，用螺栓穿過傳感器 座(12)的孔將其緊固在聯合收獲機過橋出口底板開的孔上。
7、 一種聯合收獲機喂入量測試裝置，其特征在于所述膜盒喂入量測試裝置由聯合收獲機輸送和喂入收獲作物的過橋(1)，以及安裝在過橋出口處底板上的膜盒喂入量傳感器(2)組成，膜盒由膜片和傳感器座組成，以 膜片承受過橋(1)輸送和喂入收獲作物的擠壓力，膜盒中配置膜片位移測試傳感器，將喂入作物的擠壓力信號轉變為電信號，進行聯合收獲機喂入量 的測試。
8、 根據權利要求7所述的聯合收獲機喂入量測試裝置，其特征在于 所述聯合收獲機過橋(1)中配置的膜盒喂入量傳感器(2)為電渦流喂入量 傳感器，該傳感器通過測試膜片位移量(喂入作物擠壓力)進行聯合收獲機 喂入量的測試。
9、 根據權利要求7所述的聯合收獲機喂入量測試裝置，其特征在于 所述聯合收獲機過橋(1)中配置的膜盒喂入量傳感器(2)為膜片稱重喂入 量傳感器，該傳感器通過測試膜片位移力(喂入作物擠壓力)進行聯合收獲 機喂入量的測試。
全文摘要
本發明公開了一種聯合收獲機膜盒喂入量測試方法、裝置及喂入量傳感器。在膜盒(由膜片和傳感器座組成)中配置電渦流傳感器或稱重傳感器組成膜盒喂入量傳感器，將其安裝在聯合收獲機過橋出口處底板上成為膜盒喂入量測試裝置，承受過橋輸送和喂入作物的擠壓力，將擠壓力(膜片位移量、膜片位移力)信號轉變為電信號，傳輸給喂入量測控儀表，進行聯合收獲機喂入量的測試，以利于控制聯合收獲機的生產效率。膜盒喂入量傳感器安裝簡單，使用便捷，靈敏度高，測試精確，防雨防潮濕，實用性強。
文檔編號G01G11/04GK101502208SQ20091006441
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月18日 優先權日2009年3月18日
發明者戰 介, 吳才聰, 周學建, 寧永海, 羅四倍 申請人:河南科技大學