本发明专利技术提供一种谷物清选损失检测装置及检测方法包括发声装置、声音传感器、信号处理器、控制器和报警；发声装置为金属板；声音传感器包括一阶谐振腔、弯折谐振腔、振动薄膜、圆柱形磁铁和线圈；振动薄膜与经过一阶谐振腔、弯折谐振腔放大后的声波接触后发生变形和振动；线圈在振动薄膜的作用下相对于圆柱形磁铁上做切割磁感线运动，产生感应电流，并传递给信号处理器；信号处理器用于对籽粒声音信号进行放大；控制器对接收到的籽粒声音信号进行去噪识别和计数，并与预设值进行对比，若高于预设值则控制报警装置发出报警信号。本发明专利技术实现了在强噪背景下收割机清选损失的实时监测，有效提高谷物清选损失的监测精度。提高谷物清选损失的监测精度。提高谷物清选损失的监测精度。
【技术实现步骤摘要】
一种谷物清选损失检测装置及检测方法
[0001]本专利技术属于智能农机
，尤其涉及一种谷物清选损失检测装置及检测方法。
技术介绍
[0002]随着我国农业机械化的不断普及，联合收割机己经成为收获作业中的主要力量，收获过程中的损失不可避免，针对这类损失往往需要机手通过改变收割速度、控制油门及调整割台等动作来减少损失。收获过程中的损失包括割台损失、脱粒损失、分离损失及清选损失，其中在正常的作业条件下，割台损失率在0.5％以下，80％为清选损失，10％为夹带损失。这四种损失严重影响联合收割机的工作性能，其中清选损失在工作过程中不易察觉，且影响最大。为更好的监测联合收割机的工作状况，使机手实时得知谷物清选损失程度是非常有必要。
[0003]但联合收割机种类较多，且机具新旧不一，不同的联合收割机谷物清选损失程度不同。为了减少不必要的损失，提高谷物的收获率，研制精度高、成本低的清选损失传感器势在必行。目前大部分的清选损失传感器都依靠谷粒冲击产生的压电信号和机器视觉对清选损失进行检测。而这两种技术分别存在使用中存在灰尘遮罩摄像头以及多种物料混合冲击压电材料，振幅复杂，难以辨别的问题。
技术实现思路
[0004]针对上述技术问题，本专利技术提供了一种谷物清选损失检测装置及方法，实现了在收割机工作状态的强噪背景下对籽粒声音信号的识别和采集，有效提高谷物清选损失的监测精度。
[0005]本专利技术利用声音传感技术、信号处理技术和小波去噪原理，实现了在强噪背景下对籽粒声音信号的放大、识别和采集，实现收割机清选损失的实时监测，当清选损失率超过预设值时发出报警，实时提醒机手控制作业速度，有效提高谷物清选损失的监测精度。
[0006]本发利用声音信号监测收割机清选损失，为清选损失检测方法提供不同方式。
[0007]本专利技术解决基于声音信号的谷物清选损失检测中背景噪声大、难以辨别的问题。
[0008]本专利技术能够放大特定频率的声音信号，实现对籽粒和茎秆的声音信号的有效区分，提高清选损失监测精度。
[0009]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0010]一种谷物清选损失检测装置，包括发声装置、声音传感器、信号处理器、控制器和报警装置；
[0011]所述发声装置为金属板，金属板用于安装在清选装置的出风口处；
[0012]所述声音传感器安装在金属板的背部，用于采集籽粒撞击金属板的声音信号；所述声音传感器包括一阶谐振腔、弯折谐振腔、振动薄膜、圆柱形磁铁和线圈；所述一阶谐振腔为圆柱形盖状结构，一阶谐振腔与弯折谐振腔一端连接；所述弯折谐振腔内部开有弯折
的圆柱形腔，弯折的圆柱形腔底部开有安装孔，所述振动薄膜的外缘安装在弯折谐振腔底部安装孔的上方；所述线圈与振动薄膜连接，且螺旋形缠绕在圆柱形磁铁外围，线圈能够在振动薄膜的夹持下沿着圆柱形磁铁轴向方向移动；所述振动薄膜与经过一阶谐振腔、弯折谐振腔放大后的声波接触后发生变形和振动；所述线圈在振动薄膜的作用下相对于圆柱形磁铁上做切割磁感线运动，产生不同大小的感应电流，并传递给信号处理器；
[0013]所述信号处理器用于对籽粒声音信号进行放大并传递给控制器；
[0014]所述控制器分别与信号处理器和报警装置连接，控制器对接收到的籽粒声音信号进行去噪识别和计数，并与预设值进行对比，若高于预设值则控制报警装置发出报警信号。
[0015]上述方案中，所述信号处理器包括放大电路和AD转化模块；
[0016]所述放大电路分别与声音传感器和控制器连接，将声音传感器采集的声音经过放大和抑制后传至控制器；
[0017]所述AD转化模块将声音传感器采集的经放大电路处理后的模拟信号转化为数字信号。
[0018]上述方案中，所述控制器包括去噪模块、计数模块和报警模块；
[0019]所述去噪模块用于通过小波去噪对放大后的声音信号进行处理，识别出籽粒声音信号；
[0020]所述计数模块用于对籽粒声音信号进行计数，并与预设值进行对比，若高于预设值则向报警模块发出指令；
[0021]所述报警模块用于根据计数模块发出的指令控制报警装置发出报警信号。
[0022]上述方案中，所述安装孔处设置有管座，管座上设有外壳；所述圆柱形磁铁穿过外壳的一端与固定盖板连接，固定盖板安装在外壳的另一端。
[0023]上述方案中，所述金属板边长比例为1：1，并通过四边固定的方式安装在清选装置出风口处，该固定方式能有效确保撞击产生的声音信号稳定。
[0024]上述方案中，所述一阶谐振腔的线度需远小于待测声波的波长；所述弯折谐振腔的折角β为100
°
，且弯折部分的两段腔管的长度L1与L2相等。
[0025]上述方案中，所述振动薄膜的材料为石墨烯。
[0026]上述方案中，还包括海绵滤网；所述海绵滤网安装在一阶谐振腔的最前端。
[0027]上述方案中，还包括显示屏，显示屏和控制器连接。
[0028]一种根据所述的谷物清选损失检测装置的检测方法，包括以下步骤：
[0029]所述声音传感器采集撞击金属板的籽粒声音信号；
[0030]声波进入所述声音传感器的一阶谐振腔，一阶谐振腔内的空气逐渐向弯折谐振腔的底部集中，腔内空气被压缩，声压逐渐增大，当声波到达弯折谐振腔底部时，声压达到最大；
[0031]所述振动薄膜在放大后的声波作用下发生振动，带动固定在振动薄膜上的线圈沿着圆柱形磁铁的轴向做切割磁感线运动，线圈产生感应电流，产生的感应电流经信号处理器进一步放大，放大后的模拟电流信号进入控制器,控制器对接收到的籽粒声音信号进行去噪识别和计数，并与预设值进行对比，若高于预设值则控制报警装置发出报警信号。
[0032]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0033]1、本专利技术实现了在收割机工作状态的强噪背景下对籽粒声音信号的识别和采集，
有效提高谷物清选损失的监测精度。
[0034]2、本专利技术利用声音传感技术、信号处理技术和小波去噪，实现了在强噪背景下对籽粒声音信号的放大、识别和采集，有效提高谷物清选损失的监测精度，对清选过程中掉落的籽粒进行计数，实现收割机清选损失的实时监测，当清选损失率超过预设值时发出报警，实时提醒机手控制作业速度。
[0035]3、本发利用声音信号监测收割机清选损失，为清选损失检测方法提供不同方式。
[0036]4、本专利技术解决基于声音信号的谷物清选损失检测中背景噪声大、难以辨别的问题。
[0037]5、本专利技术能够放大特定频率的声音信号，实现对籽粒和茎秆的声音信号的有效区分，提高清选损失监测精度。
[0038]注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的效果。
附图说明
[0039]图1是本专利技术一实施方式的谷物清选损失检测装置结构示意图；
[0040]图2是本专利技术一实施方式的一种谷物清选本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种谷物清选损失检测装置，其特征在于，包括发声装置、声音传感器、信号处理器、控制器(11)和报警装置；所述发声装置为金属板(13)，金属板(13)用于安装在清选装置的出风口处；所述声音传感器安装在金属板(13)的背部，用于采集籽粒撞击金属板(13)的声音信号；所述声音传感器包括一阶谐振腔(2)、弯折谐振腔(3)、振动薄膜(4)、圆柱形磁铁(9)和线圈(8)；所述一阶谐振腔(2)为圆柱形盖状结构，一阶谐振腔(2)与弯折谐振腔(3)一端连接；所述弯折谐振腔(3)内部开有弯折的圆柱形腔，弯折的圆柱形腔底部开有安装孔，所述振动薄膜(4)的外缘安装在弯折谐振腔(3)底部安装孔的上方；所述线圈(8)与振动薄膜(4)连接，且螺旋形缠绕在圆柱形磁铁(9)外围，线圈(8)能够在振动薄膜(4)的夹持下沿着圆柱形磁铁(9)轴向方向移动；所述振动薄膜(4)与经过一阶谐振腔(2)、弯折谐振腔(3)放大后的声波接触后发生变形和振动；所述线圈(8)在振动薄膜(4)的作用下相对于圆柱形磁铁(9)上做切割磁感线运动，产生不同大小的感应电流，并传递给信号处理器；所述信号处理器用于对籽粒声音信号进行放大并传递给控制器(11)；所述控制器(11)分别与信号处理器和报警装置连接，控制器(11)对接收到的籽粒声音信号进行去噪识别和计数，并与预设值进行对比，若高于预设值则控制报警装置发出报警信号。2.根据权利要求1所述的谷物清选损失检测装置，其特征在于，所述信号处理器包括放大电路(10)和AD转化模块；所述放大电路分别与声音传感器和控制器(11)连接，将声音传感器采集的声音经过放大和抑制后传至控制器(11)；所述AD转化模块将声音传感器采集的经放大电路(10)处理后的模拟信号转化为数字信号。3.根据权利要求1所述的谷物清选损失检测装置，其特征在于，所述控制器(11)至少包括去噪模块、计数模块和报警模块；所述去噪模块用于通过小波去噪对放大后的声音信号进行处理，识别出籽粒声音信号；所述计数模块用于对籽粒声音信号进行计数，并与预设值进行对比，若高于预设值则向报警模块发出指令...
【专利技术属性】
技术研发人员：高建民，沈宇豪，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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