水田激光平地机激光接收放大电路的优化设计.pdf

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1、第30卷第l4期农业工程学报、，01．30NO．142014年7月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringJu1．20141水田激光平地机激光接收放大电路的优化设计可欣荣，一，罗锡文，2※(1．华南农业大学工程学院，广州510642；2．华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室，广州510642)摘要：为解决水田激光平地机平地铲高程定位稳定性问题，该文采用试验方法研究了激光接收器的光电转换特征，对光电转换电路和放大电路参数进行了优化设计。并对影响激光接收器光电转换信号幅值的接

2、收距离、太阳辐照度噪声、振动噪声与有效激光信号幅值频率等因素开展了相关性试验。试验结果表明，随着激光接收距离增加，接收到激光能量减小，激光光电转换信号幅值随接收距离增加按负指数衰减；随着阳光辐照度增加，光电转换硅光电池背景电流增加，光电转换效率降低，激光光电转换信号幅值按负指数衰减，而光电转换噪声按指数规律显著增加；机械振动噪声频率相对固定在低频段。在试验分析基础上，该文采用硅光电池内部等效电容和外接电感的直接光电转换电路，将激光脉冲电流信号调制为交流电压信号，优化带通放大电路参数，降低放大电路带宽对阳光辐照噪声和振动噪声的衰减，以提高激光接收器放大电路的信噪

3、比。进一步田间试验表明，当采用定制的福田KF308发射器旋转频率为600r／min，设计优化后的激光接收器可满足水田激光平地机的高程可靠定位检测要求。关键词：激光；光电；带通放大；平地机doi：10．3969~．issn．1002—6819．2014．14．001中图分类号：$237：$24文献标识码：A文章编号：1002—6819(2014)一14—0001—07可欣荣，罗锡文．水田激光平地机激光接收放大电路的优化设计[J]．农业工程学报，2014，30(14)：1—7．KeXinrong，LuoXiwen．Optimizationdesignoflaser

4、receiveramplificationcircuitoflaserlevelerforpaddyfield[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(14)：1—7．(inChinesewithEnglishabstract)控制系统是依据平地铲的高程偏差，驱动高程液压0引言油缸实现平地铲高程位置恒值调节的闭环控制系激光平地技术是20世纪80年代发展起来的一统，激光接收器是水田激光平地机高程偏差检测部种高科技激光控制与

5、常规机械相结合的土地平整件，其系统的稳定性和抗噪声性能决定了激光平地新技术⋯，国内外学者多年实践表明：采用激光平机平地铲高程定位精度。在推广示范过程中发现，地后，田间灌溉效率可由改造前的40％~50％提高接收器的振动和太阳辐照噪声会引起激光接收器到70％~80％，土地利用率提高10％，有效提高了输出偶然的错误高程定位数据，影响水田激光平地农田灌溉水分布的均匀程度和水肥利用效率，有利机的平整质量和工作效率。于化学除草，对提高水稻生产机械化水平有重要意本文研究了激光接收光电转换电路，利用试验义【】。激光平地机引进和研制初期，激光接收器和分析了激光接收器的激光信号转

6、换规律、激光转换激光控制器一般采用国外产品，高昂的购置成本限后的有效信号和噪声频率特性，对激光接收放大电制了激光平地机在农业中的推广L6J。在国家“863”路结构和参数进行了优化，消除激光接收器错误高计划支持下，2005年中国农业大学开始激光接收器程定位信号，提高水田激光平地机高程定位稳定性。和激光控制器的研制L7J，华南农业大学作为协作单1激光接收器高程定位工作原理位开始研制水田激光平地机。水田激光平地机高程激光平地机工作时，设置在田边的激光发射器收稿日期：2014．03．27修订日期：2014—07．02发送旋转的635nm红色激光信号形成高程基准面，基金

7、项目：公益性行业(农业)科研专项(201203059)；“十二五”激光接收器的光电敏感元件接收到激光信号后，经国家科技支撑计划资助项目(2014BAD07)过光电转换和处理得到平地铲和基准面的高程偏作者简介：可欣荣(197O一)，男，博士。广州华南农业大学工程学院南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室，510642。差信息。由于水田硬底层高低不平，平地铲姿态发Emaihlanyi001@scua．edu．cn生变化，激光接收器的高程偏差发生相应变化，为※通信作者：罗锡文(1945一)，男，教授，研究方向农业机械化工程。了保证激光接收器在高程变化时不丢失激光

8、信号，广州华南农业大学工程学院南方农业