[发明专利]一种阵列红外光电式谷物流量测量装置及方法

摘要

本发明提供一种阵列红外光电式谷物流量测量装置及方法，该装置包括基座、刮板、红外线接收器、丝杠、步进电机、位移传感器、红外线发生器、滑块、I/V信号处理电路、控制器和电机驱动器；控制器采集I/V信号处理电路输出的电压信号，根据试验标定的电压与谷物厚度的关系，获得光电传感器阵列监测方向上的谷物厚度，通过分段建模拟合计算谷物的横截面积；根据刮板运动速度和采样频率对谷物的横截面积进行积分计算，得到谷物体积，最终通过容积重量换算成谷物的质量流量。测量的采样频率可以根据刮板的运动速度进行优化调整。本发明可减小由于升运器内谷物形状的不确定造成的测量误差，结合测量采样频率的优化，可以有效提高谷物流量的非接触测量精度。

主权项

一种阵列红外光电式谷物流量测量装置，其特征在于，包括基座(1)、刮板(2)、红外线接收器(3)、丝杠(5)、步进电机(7)、位移传感器(8)、红外线发生器(9)、盖板(10)、滑块(11)、I/V信号处理电路(12)、控制器(13)和电机驱动器(14)；所述基座(1)的底板中心线方向安装滑台底座(4)，所述步进电机(7)安装在基座(1)的上侧板、且步进电机(7)的输出轴通过联轴器(6)连接丝杠(5)的一端，丝杠(5)的另一端穿过滑块(11)的内螺纹，所述刮板(2)为U型，刮板(2)的侧面固定安装于滑块(11)的外端面，在步进电机(7)的驱动和丝杠(5)和滑块(11)构成螺纹传动机构作用下，所述刮板(2)可在基座(1)内沿中心线作水平直线运动；所述位移传感器(8)的底座固定安装于基座(1)的底板，位移传感器(8)的测量端固定连接于刮板(2)，并随着刮板(2)作同步直线运动，用于测量刮板(2)的位移；阵列红外线接收器(3)和阵列红外线发生器(9)的数量为n组，阵列红外线接收器(3)和阵列红外线发生器(9)分别安装在所述基座(1)的左、右侧板上、且每组红外线接收器(3)和红外线发生器(9)的位置一一对应；基座(1)上端面安装盖板(10)，整个测量装置为长方体封闭结构；所述红外线接收器(3)通过I/V信号处理电路(12)与控制器(13)连接，所述控制器(13)分别与位移传感器(8)和电机驱动器(14)连接；所述电机驱动器(14)与步进电机(7)连接；阵列红外线接收器(3)输出的光电流信号输入I/V信号处理电路(12)，I/V信号处理电路(12)输出的电压信号输入控制器(13)；所述位移传感器(8)输出的位移信号输入控制器(13)；所述控制器(13)输出信号控制电机驱动器(14)驱动步进电机(7)运转；所述控制器(13)建立有谷物厚度监测模型监测获得刮板(2)内不同位置的谷物的厚度，通过计算谷物的横截面积，将谷物截面积和由采样周期内的谷物位移增量进行乘积得到瞬时谷物容积，瞬时谷物容积乘以谷物容重系数计算得到瞬时谷物流量，对瞬时谷物流量进行时间积分得到谷物流量。