冲量式谷物流量传感器测产信号处理方法-论文.pdf

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1、第30卷第15期农业工程学报Vlol-30NO．152222014年8月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringAug．2014冲量式谷物流量传感器测产信号处理方法魏新华，张进敏，但志敏，刘成良2(1．江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室，镇江212013；2．上海交通大学机械与动力学院，上海200240)摘要：为研究冲量式谷物流量传感器背景振动噪声的提取及剔除方法，以减小背景振动噪声对其测产精度的影响，设计了一套冲量式谷物流量传感器室内标定台架，通过变频调速器控制驱动电机实现输粮搅龙和刮板升运器转速的改

2、变以模拟联合收割机的不同田间工况，并对双板差分冲量式谷物流量传感器的测产信号处理方法进行了研究。通过算术均值滤波初步滤除测量板和参考板输出信号中的随机噪声，通过对参考板滤波输出信号的离散傅里叶变换(discreteFouriertransform，DFT)提取背景噪声的频谱特性，通过测量板和参考板DFT结果的频域差分实现测量板输出信号中背景噪声的剔除，对频域差分结果进行离散傅里叶逆变换(inversediscreteFouriertransform．IDFT)即可得到剔除了背景振动噪声后的传感器输出信号，再对其进行二次算术均值滤波，即得到最终的测产输出信号。通过室内台架标定，建立了

3、谷物籽粒流量与测产输出信号和升运器速度之间的标定模型，并进行了室内模拟测产试验。试验结果表明：谷物流量范围为0．5～2．3kg／s时，在不同的变频调速器输出频率下，最大测产误差不大于3．1％，测产精度较高且比较稳定，频域差分处理方法能较好地实现双板差分冲量式谷物流量传感器背景振动噪声的剔除。该研究可为冲量式谷物流量传感器测产系统的开发提供参考。关键词：传感器；信号处理；谷物；测产；噪声提取；噪声剔除；频域差分doi：10．3969~．issn．1002—6819．2014．15．029中图分类号：$237文献标志码：A文章编号：1002—6819(2014)一15-0222—07魏

4、新华，张进敏，但志敏，等．冲量式谷物流量传感器测产信号处理方法[J]．农业工程学报，2014，30(15)：222——228．WeiXinhua，ZhangJinmin，DanZhimin，eta1．Signalprocessingmethodofimpact—basedgrainflowsensorforpredictedyield[J1．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(15)：222-228．(inChinesewithEnglisha

5、bstract)组动力学特性的动力学滤波器对测产精度的提高0引言效果进行了比较测试。张凤传J设计了一种积分精细农业通过获取农田内作物产量和影响作抑噪电路以消除测产传感器输出信号中的高频振物生长的环境因素的空间差异性信息，可对农田动噪声，实际测产的相对误差为6％。周竣等[]6-18J内各小区域因地制宜、按需实施定位变量农作，设计了一种白适应陷波滤波器以消除测产传感器以提高农业投入的有效利用率，是大田农业的重工作环境中存在的非稳定低频振动干扰，田间测产要发展方向I。谷物测产是实践精细农业的核心误差为10％。以上方法在一定程度上提高了冲量式内容之-I引。目前的主要测产装置有射线式、光电谷

6、物流量传感器的测产精度，但在田间变化工况下容积式、称重式和冲量式等【3J。在各类测产装置中，的滤波效果还有待于进一步提高。冲量式谷物流量传感器因其安装方便、造价低廉、胡均万等[19-201设计了一种双板差分冲量式谷工作可靠且安全无污染等特点而成为国内外的研物流量传感器，并通过时域差分从测量板输出信号究热点[2,8-11】；但其工作性能受联合收割机机体振动中消除参考板感应到的机体振动噪声，田问实际测等背景噪声的影响较大，测产精度较难提高¨]。量误差不大于5％；丛秉华等L2lJ设计了一种双平行Reyniers等【l】对常规低通滤波器和一种基于机梁谷物流量传感器，依据升运器转速提取两个平

7、行梁输出信号中的谷物冲击谐波信号，并以处理后的参考平行梁信号自适应对消测量平行梁信号中的机收稿日期：2013—12．05修订日期：2014．06．28基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目身振动噪声。以上方法能较好地分离出背景噪声信(2013AA102307)和江苏高校优势学科建设工程资助项目(苏财教号，但由于测量信号与参考信号的同步性难以保证，(2011)8号)制约了传感器测产精度和稳定性的进一步提高。作者简介：魏新华(1972一)，博士，研究员，博