[发明专利]一种谷物损失传感器的信号调理模块

说明书

本发明公开了一种谷物损失传感器的信号调理模块。谷物损失传感器的各个上、下感测模块经各自的调理电路单元连接到多通道信号同步采集单元的输入端，多通道信号同步采集单元在DSP微控制器的控制下对经调理电路单元调理后的各个上、下感测模块的输出信号进行同步采集；采集到的各个上、下感测模块的输出信号在DSP微控制器进行分析与处理，完成对同一时刻下的籽粒冲击信号的提取与统计，并进行谷物损失量的计数。本发明与现有谷物损失传感器的信号调理模块相比，实现了强噪声干扰背景中对籽粒冲击信号的识别，对联合收割机作业过程中导致的服务损失量的统计更准确。

技术领域

本发明涉及了一种传感器的信号调理模块，尤其涉及了一种谷物损失传感器的信号调理模块。

背景技术

为提高联合收割机的工作质量及生产效率，必须对联合收割机的收获损失进行实时检测。近年来，国内外一些专家学者针对应用于联合收割机的谷物损失检测装置开展了一系列研究。专利CN201611039729.5提出一种基于PVDF的双层十字交叉结构颗粒碰撞传感器，将该谷物损失检测装置安装于联合收割机，可以实现对某时刻下损失的多个谷粒进行识别，弥补了谷物损失检测装置的研究中大多仅针对单一谷粒进行检测的缺陷。

专利CN201611039729.5提出的基于PVDF的双层十字交叉结构颗粒碰撞传感器工作原理为：联合收割机在田间进行收获作业时，从分离及清选机构抛洒出的清选物料会以一定速度冲击谷物损失传感器的敏感材料—PVDF压电薄膜。由于压电效应，谷物损失传感器会输出与清选物料冲击力成一定比例的电荷信号。目前现有的谷物损失传感器仅针对单籽粒的冲击信号进行检测，其信号调理模块也仅针对同一时刻下的单籽粒冲击信号进行识别与计数，对同一时刻的多籽粒冲击信号却无法辨别，导致对损失谷物的检测误差较高。因此，有必要针对专利CN201611039729.5提出的基于PVDF的双层十字交叉结构颗粒碰撞传感器设计与之匹配的信号调理模块，在强噪声干扰背景下对同一时刻下的多籽粒冲击信号进行提取与统计，并完成谷物损失量的计算，提高对损失谷物的检测准确度，为联合收割机的实时自动化调整提供依据。

发明内容

本发明的目的是提出一种谷物损失传感器的信号调理模块，将基于PVDF的双层十字交叉结构颗粒碰撞传感器输出的微弱电荷信号调理为适于后级模块传输与处理的电压信号，在强噪声干扰背景中可以对籽粒冲击信号进行有效识别；信号同步采集单元对经调理后的上感测层及下感测层输出的电压信号进行同步采集；在以DSP微控制器为核心的信号处理单元中对同一时刻下的多籽粒冲击信号进行提取与统计，并完成谷物损失量的计数。

本发明为解决上述问题所采取的技术方案是：

本发明包括主要由电荷—电压转换电路、绝对值电路和带通滤波电路依次顺序连接构成的调理电路单元、两片A/D转换器AD7606级联构成的多通道信号同步采集单元及以DSP微控制器为核心的信号处理单元；A/D转换器采用16位、8通道同步模数数据采集系统AD7606，DSP微控制器采用高精度浮点型控制器TMS320F28335。谷物损失传感器的各个上、下感测模块经各自的调理电路单元连接到多通道信号同步采集单元的输入端，多通道信号同步采集单元在DSP微控制器的控制下对经调理电路单元调理后的各个上、下感测模块的输出信号进行同步采集；采集到的各个上、下感测模块的输出信号在DSP微控制器中利用籽粒识别算法进行分析与处理，完成对同一时刻下的籽粒冲击信号的提取与统计，并进行谷物损失量的计数。

谷物损失传感器主要由上、下感测层组成，上感测层是由上感测模块排列构成，下感测层是由下感测模块排列构成。

调理电路单元将谷物损失传感器输出的微弱电荷信号调理为适于后级处理与传输的电压信号，抑制信号调理电路输入端的噪声拾取，并从强噪声干扰背景中提取出谷物冲击信号；信号采集单元对经调理电路调理后的各个上、下感测模块的输出信号进行同步采集；以DSP微控制器为核心的信号处理单元对同一时刻的多籽粒冲击谷物损失传感器的信号进行判别与统计，提高了对损失谷物的检测准确度，为量化联合收割机收获过程中造成的粮食损失提供可靠数据源。