[实用新型]一种多向无线土压力传感器

说明书

本实用新型提供一种多向无线土压力传感器。传感器由球形六面体骨架、承压盘、环形压块、测力横梁、密封圈和测量电路板构成。当土壤压力作用于压盘，作用力通过压盘施加于横梁中心，使横梁发生变形，粘贴于横梁电阻应变片电阻发生变化，每支应变传感器输出的电压信号经放大器调理后接入多路转换器，多路转换器输出经AD转换器将模拟电压信号变换为数字信号，数字信号由单片机处理后经无线数传模块发送给无线协调器，无线协调器接收到的数字信号通过串口发送到电脑端进一步处理后记录和显示。本传感器精度高、成本低、使用方便、适应性强，可广泛适用于土壤多向应力综合监测。

技术领域

本实用新型涉及一种测量土壤等介质内部压应力的多向无线土压力传感器，尤其是涉及一种测量农田耕地土壤压力的传感装置。

背景技术

在现代农业中，随着农业机械化的发展，土壤的机械压实问题日益严重，并给农业生产造成严重的影响。现在我国对土壤压实的评价主要通过多道面波法、土壤紧实度法、土壤容重法以及土壤孔隙度法来测量土壤的机械压实度，但是都是土壤压实后的静态土压力测量，而无法研究土壤压实过程中的土壤压力变化。目前，国外开始采用土压力传感器来测量土壤被压实过程中土壤压力变化，但是还存在以下不足：

(1)膜盒式等土压力传感器承压面与敏感元件为一体，当介质不均或载荷不匀时会产生较大的测量误差。

(2)单支传感器仅能测量单向土壤压力，不能同时测量多向土壤压力。

(3)有线连接，外部供电，连接繁琐，对土壤扰动大。

发明内容

为了满足农田耕地土壤压力测量要求，本实用新型设计了一种多向无线土压力传感器，能够适应土壤压力场不均匀时的测量，单支传感器可以同时测量三个方向六个面的土压力，并实现了数据无线传输测量的功能。此装置采用电阻应变式的测量方法，结构简单，成本低廉，使用方便，可广泛适用于土壤多向应力综合监测。

为了实现上述测量的目的，本实用新型设计了一种多向无线土压力传感器，包含球形六面体骨架、承压盘、环形压块、测力梁、密封圈和测量电路板。

所述的球形六面体骨架开有相互正交3个通孔，在球形六面体骨架表面形成6个孔。

所述的测力梁嵌入到6个孔内，在测力梁中部粘贴有4片应变计，采用全桥联接测量电路。

所述的环形压块为圆饼形，中心开有导向孔，外缘为导向面并设有密封凹槽，环形压块压在测力梁上，并通过螺栓固定牢固。

所述的承压盘为圆盘形，置于球形六面体骨架最外部，扣在环形压块上，承压盘的中心设有顶杆，用于传递承压盘压力至测力梁上。

所述的密封圈放置与承压盘和环形压块之间的凹槽内，用于防尘、缓冲和防止压盘脱落。

所述的测量电路板置于球形六面体骨架中，由应变传感器、放大器、多路转换器、AD 转换器、单片机、无线数传模块、电池和充电单元组成。

在本实用新型中，所述的传感器六个面的每支应变传感器输出的电压信号经放大器调理后接入多路转换器，多路转换器输出经AD转换器将模拟电压信号变换为数字信号，数字信号由单片机处理后经无线数传模块发送给无线协调器，无线协调器接收到的数字信号通过串口发送到电脑端进一步处理后记录和显示。

本实用新型相对现有的土压力传感器具有以下特点：

(1)承压盘、环形压块、测力梁结构方式使承压盘和测力敏感元件分离，可以避免土壤应力在承压盘上不均匀分布导致的测量误差。

(2)球形六面体骨架式的传感器，采用六个面都放置测量模块的方式，可以同时测量三个互相垂直方向的土压力。

(3)本实用新型采用电阻应变式的方法和无线数据传输，传感器结构简单，操作简便，成本低廉，可以更好适应农业生产。