[发明专利]一种基于PVDF的双层十字交叉结构颗粒碰撞传感器

说明书

本发明公开了一种基于PVDF的双层十字交叉结构颗粒碰撞传感器。包括自上到下依次层叠叠放的x向传感器层、绝缘片、y向传感器层和支撑板，x向传感器层包括多个x向传感器单元，y向传感器层包括多个y向传感器单元，x向传感器单元和y向传感器单元的平行排列方向垂直；x向传感器单元均经各自的x向电信号收集器并联连接到x向电信号处理装置，y向传感器单元均经各自的y向电信号收集器并联连接到y向电信号处理装置，从而形成同层间传感器电学并联且异层间传感器力学串联的结构。本发明为颗粒碰撞传感器提出一种双层十字交叉结构，可以依靠多传感器融合技术来获得颗粒碰撞位置信息和提高检测精度，为颗粒碰撞传感器提供新的设计思路。

技术领域

本发明涉及了一种颗粒碰撞传感器，尤其是涉及了一种基于PVDF的双层十字交叉结构颗粒碰撞传感器，可应用于农业收获机械中作为谷物损失传感器。

背景技术

农业收获机械比如联合收割机等进行收获作业时，需经过割断作物茎秆、分离谷粒与茎秆、茎秆粉碎抛出、谷物收集等步骤。现代谷物联合收割机一般在逐稿器尾部和清粮筛出口处安装谷物损失传感器来检测谷物损失情况，谷物损失传感器根据颗粒碰撞传感器所产生电信号的幅值和频率不同区分谷粒和其他杂质。目前颗粒碰撞传感器设计均为单层压电材料结构，只能依靠增加传感器的个数提高检测精度和获得位置信息，典型代表如专利US20160025531A1。本发明为颗粒碰撞传感器提出一种双层十字交叉结构，可以依靠多传感器融合技术来获得颗粒碰撞位置信息和提高检测精度，为颗粒碰撞传感器提供新的设计思路。

发明内容

本发明的目的是为获得颗粒碰撞位置信息和提高检测精度，提出了一种基于PVDF的双层十字交叉结构颗粒碰撞传感器。

本发明为解决上述问题所采取的技术方案是：

本发明包括自上到下依次层叠叠放的x向传感器层、绝缘片、y向传感器层和支撑板，上述四层的相邻两层之间通过有机胶水连接，x向传感器层包括多个平行并排并且相互绝缘的x向传感器单元，y向传感器层包括多个平行并排并且相互绝缘的y向传感器单元，x向传感器单元平行排列方向垂直于y向传感器单元平行排列方向；x向传感器单元均经各自的x向电信号收集器并联连接到x向电信号处理装置，y向传感器单元均经各自的y向电信号收集器并联连接到y向电信号处理装置，从而形成同层间传感器电学并联且异层间传感器力学串联的结构。

本发明的传感器检测精度根据x向传感器单元和y向传感器单元排布密度而定，数量越多排布越密则所能颗粒碰撞所能定位的位置精度越高。

所述的x向电信号处理装置和y向电信号处理装置连接到计算机，x向电信号收集器和y向电信号收集器分别采集x向传感单元的电信号和y向传感器单元的电信号，x向电信号处理装置和y向电信号处理装置分别接收x向电信号收集器和y向电信号收集器发送来的所采集电信号并使之形成方波信号输出到计算机，计算机接收x向电信号处理装置和y向电信号处理装置中发送来的方波信号，根据方波信号的来源和数量进行统计处理获得颗粒碰撞次数和位置的数据。

所述的x向传感器单元包括x向PVDF压电薄膜、两层x向环氧树脂层和x向PET薄膜，x向PVDF压电薄膜的上下表面均粘接有x向环氧树脂层，上表面的x向环氧树脂层与x向PET薄膜底面粘接，两层x向环氧树脂层一侧端面均连接有x向平纹导电胶布，x向平纹导电胶布经x向导线与x向电信号收集器相连接。

所述的y向传感器单元包括y向PVDF压电薄膜、两层y向环氧树脂层和y向PET薄膜，y向PVDF压电薄膜的上下表面均粘接有y向环氧树脂层，下表面的y向环氧树脂层与y向PET薄膜顶面粘接，两层y向环氧树脂层一侧端面均连接有y向平纹导电胶布，y向平纹导电胶布经y向导线与y向电信号收集器相连接。

所述的x向电信号处理装置和y向电信号处理装置结构相同，均包括依次连接的电荷放大器、带通滤波器、包络检波器和电压比较器，电压比较器输出方波信号。