[发明专利]基于昆虫电荷测量的昆虫探测系统

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种基于昆虫电荷测量的昆虫探测系统，该系统通过对昆虫带 电特性的测量分析和统计，可以实现对昆虫的探测定位和精确高效扑杀。

(二)背景技术

目前国内外没有基于昆虫电荷测量的昆虫探测系统。

目前主要是通过音频或是近红外光谱的原理来对昆虫进行探测，但都是在 研究阶段，没有达到实用化的水平。

(三)发明内容

本发明是基于非接触式的昆虫电荷测量来对昆虫电荷进行采集，然后通过 数字信号处理系统对昆虫电荷信号进行处理，获得昆虫的位置信息。可以利用 本发明过对植物根茎等区域进行电场测量，对数据进行分析和处理，从而来判 断其内部是否隐藏着害虫，并且确定其位置，在出入境口岸的有害昆虫检疫检 验时也能发挥相当重要的作用。

本系统由非接触昆虫电荷传感器、数字信号处理单元、主控及数据显示传 输单元、数据接收和存储单元、电源单元组成。

非接触昆虫电荷传感器，由外壳，动作单元，电场测量单元，传感器控制单 元组成。针对昆虫带电量小，电场弱的情况，应用电场动态感应原理实现对昆 虫电荷的测量，采用了一种“睁闭眼”循环采样的准静电场测量装置作为传感 器，所述的电场动态感应原理如下：

一个带电体周围会分布着电场，在电场E中放置一块金属导体，导体表面就 会产生感应电荷，感生电荷密度为：

σ＝εKE

式中ε为空气中的介电常数(近似真空中的介电常数)，K是由于导体放入 引起的电场畸变系数。如果金属导体的面积为S，则感应电荷量为：

q＝σS＝εKES

若感应导体对地的电容量为c，则产生的感应电压u为：

u=qc=ϵKESc]]>

该金属导体通过一个电阻接地就会有电流流过，在电场变化时，测出这个 电流的变化就可知道电场的变化。但在静电场中，电场基本不变或变化极为缓慢， 要测量这种电场，必须使处在静电场中的导体内产生动态变化的电荷，为此可 以采用某种方式对金属导体进行屏蔽和去屏蔽，从而产生动态的与电场相关的 电流，从而测量得到电场，这就是电场动态感应原理。

其中：

所述的外壳为桶状结构，起到机械保护的电磁屏蔽的作用。内部放置动片、 定片、屏蔽隔板一、伺服电机、伺服电机控制电源线屏蔽管、电源线及数据线 屏蔽管、测量电路、屏蔽隔板二、信号线屏蔽管、接地游丝、动片转动轴、传 感器控制单元；并且本系统各个单元间有屏蔽层，通过屏蔽线缆进行信号连接。 外壳外面连接数字信号处理单元、主控及数据显示传输单元和电源单元。

所述的动作单元，由动片，伺服电机，接地游丝组成。动片为圆形，带扇 形开口，扇形开口之间的未开口部分为同样角度的扇形，即动片是由相同大小 的扇形开口和同为相同角度的扇形未开口部分相间隔均匀分布在圆周上。动片 在伺服电机的带动下进行左右摆动，摆动角度为一个扇形开口的角度。伺服电 机可以按照控制指令迅速的旋转一定角度。

所述的电场测量单元，由定片，测量电路组成。定片为敷铜板结构，其表 面的敷铜部分是作为感应电荷的金属导体来用，敷铜部分形状与动片的扇形开 口相对应。所述的测量电路由硬件信号保持系统、高阻抗跟随级，固定增益和 可控增益放大级、滤波级、缓冲输出级、电压信号差分传输部分组成。

所述的传感器控制单元，控制伺服电机和测量电路的同步工作，对电场测 量单元的信号进行采样，电场强度与电荷量的对应转化和对数字信号处理单元 的数据传输。