[发明专利]基于麦克风的植保无人机的隔膜泵喷洒流量测试方法

说明书

本发明公开了一种基于麦克风的植保无人机的隔膜泵喷洒流量测试方法，包括采集植保无人机上的隔膜泵的声波信号；对信号进行语谱分析；选取隔膜泵工作的时间区间的声波语谱图；从声波语谱图中过滤掉不属于隔膜泵发出的声波信号的振幅阈值范围内的其他振幅；采用傅里叶变换的方法确定隔膜泵工作的时间区间内隔膜往复运动的声波频率；预先标定隔膜泵在不同流量工作状态下的隔膜声波频率，得到隔膜泵内隔膜声波频率与隔膜泵流量的关系式；根据隔膜声波频率和关系式，得到隔膜泵流量。本发明不需要安装传统流量计，采用麦克风声波测量的方法，读取隔膜往复运动的声波信号，通过傅里叶变换与低通滤波分析，解析隔膜运动频率，从而解算隔膜泵当前流量。

技术领域

本发明属于植保无人机技术领域，具体涉及一种基于麦克风的植保无人机的隔膜泵喷洒 流量测试方法。

背景技术

近年来，随着农业无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)的出现，航空植保领域的研究与 应用越来越广泛。当前，植保无人飞机发展迅速，尤其是在中国、日本、韩国等东亚地区。 无人飞机在植保作业时，机具的作业效果和效率关系到生产成本和农田增收，直接影响农民 使用无人机的积极性。

当前植保无人飞机在空中的喷洒流量检测困难，其原因是①传统涡流流量计体积大、重 量高，不适应安装于无人机上；②传统的流量计测量范围大，对于0.5-2L/min的小流量测量 困难且不适合小管径安装；③由于航空施药采用高浓度药剂，被测介质黏度大，内置的流量 计极易因药剂板结而堵塞失效；

为了精确获取植保无人飞机作业时的喷洒量及喷洒区域，急需解决喷洒流量的测试问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种基于麦克风的植保无 人机的隔膜泵喷洒流量测试方法，本基于麦克风的植保无人机的隔膜泵喷洒流量测试方法不 需要安装传统流量计，仅仅采用麦克风声波测量的方法，读取隔膜往复运动的声波信号，通 过傅里叶变换与低通滤波分析，解析隔膜运动频率，最终通过获取的频率信息解算隔膜泵当 前流量，结果准确可靠。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于麦克风的植保无人机的隔膜泵喷洒流量测试方法，包括以下步骤：

步骤1：麦克风采集植保无人机上的隔膜泵的声波信号并发送声波信号到声控单元；

步骤2：声控单元将声波信号转换为模拟信号，并发送模拟信号到控制器；

步骤3：控制器接收模拟信号并对信号进行语谱分析得到声波语谱图；

步骤4：通过声波语谱图判断隔膜泵工作的时间区间，并选取隔膜泵工作的时间区间的 声波语谱图；

步骤5：从隔膜泵工作的时间区间的声波语谱图中过滤掉不属于隔膜泵发出的声波信号 的振幅阈值范围内的其他振幅；

步骤6：采用傅里叶变换的方法解析步骤5得到的声波语谱图，得到隔膜泵工作的时间 区间内的每个时间点的隔膜往复运动的声波频率；

步骤7：预先标定隔膜泵在不同流量工作状态下的隔膜声波频率，得到隔膜泵内隔膜声 波频率与隔膜泵流量的关系式；

步骤8：将步骤6得到的隔膜泵工作的时间区间内的每个时间点的隔膜往复运动的声波 频率代入步骤7的关系式内，得到隔膜泵在工作的时间区间内的每个时间点对应的流量。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述声控单元包括声波模数转换单元，所述控制器 采用单片机。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述的步骤4具体包括：