基于无线网桥传输气吸式免耕播种机振动测试系统设计

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1、2015年5月农机化研究第5期基于无线网桥传输气吸式免耕播种机振动测试系统设计张旭，刘飞，董帅，赵满全(内蒙古农业大学机电工程学院，呼和浩特010018)摘要:针对气吸式免耕播种机在空旷的田间试验不便应用有线传输的特点，采用加速度传感器测量振动的方法，设计了一种综合无线传输技术和振动信号采集与分析的振动测量系统。系统选用Ti3058k－16M的无线网桥、加速度传感器和数据采集卡实现了振动测量信号的采集和无线传送，MatLab分析处理采集到的数据。试验表明:系统在田间试验稳定性好、抗干扰能力强、网桥传输数据范围广、便捷实用，可为气吸式免耕播种机的田间测振试验提供方便。关键

2、词:振动测量;加速度传感器;无线网桥传输;MatLab;免耕播种机+中图分类号:S223．26文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)05－0163－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.05.036内部自带电荷放大器，把微弱的加速度信号通过自身0引言的电荷放大，转化为相应的电信号，输入到六通道振动是农用机械重要的工作参数之一。通过测量pulseLAN－XI数据采集卡，再传递给无线传输网桥的各个部件在田间耕作时的振动参数，能够为农用机械输入端口，经过无线网桥内部相应处理后通过无线方的整体设计和改进提供参考依据。目前，应用最广泛式进

3、行发射，接受信号的网桥采用同型号接收信号;的振动测量方法是把传感器粘贴到机械要测量的地计算机对传输进来的振动信号进行保存，使用MAT-方，通过传感器自带的传输线连接到电荷放大器，再LAB对数据进行分析处理，得到相应的频谱图。通过A/D转换器，用网线连接再把数据传输到电脑［1－5］上。气吸式免耕播种机是北方保护性耕作的重要播种设备，其主要特点是具有较强的切断覆盖物和破［1］土开种沟的能力。在田间试验时，由于测试距离几十米到几百米，不便用有线传输，所以有必要设计一种以现代测试技术为基础的无线传输测振系统。该系统综合了传感器测量技术、无线网桥传输技术及信号处理技术，实现了振动

4、信号的测量、显示与分析处理，在降低成本的同时增加了田间试验的方便性。图1系统原理图1系统设计原理Fig．1Systemschematics基于无线网桥传输的气吸式免耕播种机的振动测2数据采集试系统的工作原理，如图1所示。其主要由数据采数据采集部分由加速度传感器及数据采集卡两部集、发射数据及数据接收3部分组成，数据采集和发［6］分组成。数据采集卡的供电选用12V蓄电池，把蓄电射为系统的核心部分。加速度传感器安装在气吸池的12V电压通过2000W小型逆变器转化成220V式免耕播种机上。本试验采用的加速度传感器为单电压。通过逆变器转化的220V电压给整套系统提供向(B＆K45

5、07－B－001)和三向(BW系列X，Y，Z)，了稳定的电供电源，克服了在空旷田间无电源的弊收稿日期:2014－05－15端。基金项目:国家自然科学基金项目(51365034)2．1加速度传感器作者简介:张旭(1987－)，男，吉林辽源人，硕士研究生，(E－mail)zhangxuzxy2013@sina．com。加速度传感器内有一片压电晶体片，加速度传感通讯作者:赵满全(1955－)，男，内蒙古土右旗人，教授，博士生导师，器和被测量物体用螺丝连接在一起。当被测物体发(E－mail)nmgzmq@yahoo．com．cn。·163·2015年5月农机化研究第5期生振动时

6、，由于惯性的作用会对压电晶体片产生压力免耕播种机气吸式排种盘附近，并用胶带纸在外围粘使其发生形变，晶体面或极化面上将有电荷产生，所上，防止机器在田间作业时，传感器被颠簸掉，影响实产生的电荷数与力的大小成正比，所以压电式传感器验顺利进行。即加速度传感器。2．2数据采集卡本试验所采用的加速度传感器为丹麦B＆K公司本次试验中，数据采集卡选用的是丹麦B＆K公司生产的4500－B－001型的单向(XY)加速度传感器，生产的六通道pulseLAN－XI振动测试系统，型号为以及B＆W公司生产的13500型和13510型三向3050－B－060。技术指标及要求:BNC六通道输入模(XY

7、Z)IEPE电压输出加速度传感器。块标准频率范围为0Hz～51．2kHz;采样频率为4500－B－001型加速度传感器的参数:输入方式131．072kHz;采样率输入电压为10Vpeak，可扩展到为电压输入;测试范围为1～10kHz;温度范围为－5131．6Vpeak，10V量程固有噪声≤2μV输入耦合为～121℃;灵敏度为10mV/g;测量范围为500G，最大DC、AC、不同频率高通滤波器频率响应优于±0．1dB;5000G;接线方式为10－32UNF;5Hz～3kHz频响在幅值线性度优于±0．1dB;绝对幅值精度优于±0．1±3%以内