一種基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器，包括敏感板、密封構件、聲音接收器、信號處理電路、吸聲墊、顯示儀表，所述敏感板、密封構件構成內部中空的密閉空間，所述聲音接收器、信號處理電路、吸聲墊均位于所述密閉空間內，所述聲音接收器與信號處理電路相連、且面向敏感板，所述信號處理電路與顯示儀表相連，所述吸聲墊固定在所述聲音接收器的背面。本發(fā)明基于計算機技術、傳感器技術、現代工程測試技術、控制理論等現代先進技術，能夠顯著提高籽粒計數計量的效率和精度且便于實驗數據的分析處理，能夠為科研育種和農業(yè)生產措施的制定與評價提供可靠的技術保障。
【專利說明】一種基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于農業(yè)機械領域，具體涉及一種基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器。

【背景技術】
[0002]對農業(yè)生產措施和農業(yè)生產技術的效果評價經常要用到千粒重這一指標，如評價保護性耕作和精細農業(yè)的生產效果，即可通過對單位面積里作物種子籽粒進行計數稱重來判別。育種實驗前期，也需要對種子籽粒進行計數，如單位長度或面積播種數量，用于計算籽粒成活率，評價種子籽粒質量，另外，培育、選種、產量預測也都常涉及到籽粒千粒質量。現在常用的籽粒計數方式有人工計數和籽粒計數儀器兩種計數方式。人工數籽粒繁瑣而枯燥，費時且易產生誤差，也不便于后續(xù)的數據分析處理。而現有的籽粒計數儀器多屬于光電式，其工作原理是:先用電磁振動器將籽粒排成單粒隊列，送入光電轉換槽后形成光電脈動，然后由計數電路獲得籽粒數目，但當籽粒下落速度太快時，受光電信息處理電路的限制，籽粒檢測誤差較大。另外，也有學者提出利用圖像處理技術對籽粒進行計數，即將待測籽粒放在電磁振動工作臺上，經振動后使均勻平鋪后，固定在電磁振動工作臺上的攝像頭，在良好的光照條件下對平鋪后的籽粒進行拍攝，獲得的模擬信號圖像數據經圖像采集卡轉換成數字信號后傳輸給PC機，然后在PC機上利用基于虛擬儀器開發(fā)的軟件對圖像進行處理、分析，得出測量結果輸出到顯示器。但是該方法對硬件要求較高，組成復雜，軟件開發(fā)平臺復雜，系統(tǒng)研發(fā)與實現成本高，數據處理量大，不易實現實時在線測量準確率很高，但易受環(huán)境影響，存在振動和環(huán)境噪聲干擾等問題，安裝困難，且成本高昂，使其應用受到限制，還處于試驗階段。研究表明，如何快速識別出同時下落的多顆籽粒是設計籽粒計數儀器的關鍵環(huán)節(jié)。


【發(fā)明內容】

[0003]為改變人工數籽粒繁瑣而枯燥，費時，現有顆粒計數儀器計數誤差大的現實狀況，實現籽粒自動、快速計數并提高籽粒計數計量的效率和精度，本發(fā)明提供了一種基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器，能夠快速統(tǒng)計下落的籽粒數量。
[0004]為實現上述功能，本發(fā)明采用的技術方案為:
[0005]一種基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器，其特征在于，包括敏感板、密封構件、聲音接收器、信號處理電路、吸聲墊、顯不儀表，所述敏感板、密封構件構成內部中空的密閉空間，所述聲音接收器、信號處理電路、吸聲墊均位于所述密閉空間內，所述聲音接收器與信號處理電路相連、且面向敏感板，所述信號處理電路與顯示儀表相連，所述吸聲墊固定在所述聲音接收器的背面。
[0006]進一步地，所述聲音接收器為電容式傳聲器或駐極體式傳聲器。
[0007]進一步地，所述信號處理電路依次由電荷放大器、濾波器、絕對值峰值檢波放大器、包絡線檢波器、電壓比較器和整波電路串聯(lián)組成。
[0008]進一步地，所述顯示儀表包括依次連接的高速計數器、單片機和顯示器。
[0009]進一步地，所述敏感板為平板狀，所述密封構件為一面開口的盒體，所述平板狀敏感板固定在盒體開口的邊緣上，所述平板狀敏感板與盒體開口的邊緣之間設置有密封墊。
[0010]進一步地，所述平板狀敏感板為厚度為0.5-2.0mm、長寬尺寸為200-400mm的不銹鋼304板、鋁合金板、塑料板或膠木板。
[0011]進一步地，所述密封墊的材料為橡膠，厚度為I?2_。
[0012]進一步地，所述吸聲墊為厚度為10?30mm的吸音海綿。
[0013]進一步地，所述敏感板為管狀，所述密封構件為兩個密封塞，所述兩個密封塞裝在管狀敏感板的兩端。
[0014]進一步地，所述管狀敏感板為長度為100-500mm、薄壁厚度為0.5-1.5mm、直徑30-50mm的不銹鋼薄壁管或塑料薄壁管。
[0015]當下落籽粒碰撞本發(fā)明所述基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器的敏感板時，敏感板會產生聲音信號，放置在密閉空間中的聲音接收器拾取籽粒碰撞敏感板產生的聲音信號并傳至信號處理電路，信號處理電路對碰撞聲音信號進行放大、濾波等處理，將籽粒碰撞信號從周圍背景中識別出來并傳輸到顯示儀表，顯示儀表實時采集信號處理電路輸出的籽粒碰撞信號，并顯示計數結果。
[0016]根據所要計數籽粒的力學特性的不同，還可以通過改變敏感板的材料、厚度以及吸聲墊的材料、厚度來改變密閉空間的型腔結構，進而使籽粒與敏感板的碰撞聲音特性發(fā)生變化，從而改變傳感器對籽粒碰撞響應的靈敏度。
[0017]本發(fā)明所述的基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器，基于計算機技術、傳感器技術、現代工程測試技術、控制理論等現代先進技術，能夠顯著提高籽粒計數計量的效率和精度且便于實驗數據的分析處理，能夠為科研育種和農業(yè)生產措施的制定與評價提供可靠的技術保障。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明所述基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器第一實施例的結構示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明所述基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器第二實施例的結構示意圖。
[0020]圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖。
[0021]圖4是所述信號處理電路原理圖。
[0022]圖中:
[0023]1-板狀敏感板,2-密封墊,3-信號線,4-聲音接收器，5-信號處理電路,6-吸聲墊，7-盒體，8-顯示儀表，9-密封塞，10-管狀敏感板。

【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖以及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。
[0025]實施例一:
[0026]圖1所示為本發(fā)明所述的基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器第一實施例，包括板狀敏感板1、密封墊2、信號線3、聲音接收器4、信號處理電路5、吸聲墊6、一面開口的盒體7、顯示儀表8組成；聲音接收器4通過信號線3與信號處理電路5相連，信號處理電路5通過信號線3與顯示儀表8相連；聲音接收器4安裝在吸聲墊6上，吸聲墊6安放在盒體7中，板狀敏感板I與盒體7邊沿通過螺栓連接，并在盒體7的邊沿和板狀敏感板I之間放置密封墊2。下落籽粒碰撞板狀敏感板I時，板狀敏感板I會產生聲音信號，放置在盒體7中的聲音接收器3拾取籽粒碰撞板狀敏感板I產生的聲音信號。如圖4所不，信號處理電路5依次由電荷放大器、鑒頻、絕對值峰值檢波放大器、包絡線檢波器、電壓比較器和整波電路串聯(lián)組成，聲音接收器4輸出的電荷經信號線3傳送給信號處理電路5，信號處理電路5對碰撞聲音信號進行放大、濾波等處理，實現籽粒碰撞一次板狀敏感板I，信號處理電路5輸出一個標準方波電壓信號，將籽粒碰撞信號從周圍背景中識別出來，并傳給顯示儀表8。如圖3所示，所述顯示儀表8包括依次連接的高速計數器、單片機和顯示器，以單片機為核心，通過高速計數器記錄信號處理電路5輸出的標準方波電壓信號，能夠實時監(jiān)測籽粒流量并顯示當前籽粒量。
[0027]板狀敏感板I為采用不銹鋼304板、鋁合金、塑料板或膠木材料的矩形薄板，厚度為0.5-2.0mm,長寬尺寸為200_400臟。所述密封墊2的材料為橡膠，厚度為I?2mm。所述吸聲墊6為厚度為10?30mm的吸音海綿。根據所要計數籽粒的力學特性的不同，通過改變板狀敏感板I的材料、厚度以及吸聲墊6的材料、厚度來改變盒體7的型腔結構，進而使籽粒與板狀敏感板I的碰撞聲音特性發(fā)生變化，從而改變傳感器對籽粒碰撞響應的靈敏度。
[0028]對于具體的實施例:采用厚度為0.5mm，長、寬尺寸均為200mm的不銹鋼304板矩形薄板作為板狀敏感板1，厚度2mm的丁基橡膠墊制作密封墊2，電容式聲敏元件作為聲音接收器4，厚度為1mm的海綿聲音作為吸聲墊6 ;聲音接收器4通過信號線5與信號處理電路4相連，信號處理電路5通過信號線3與顯示儀表8相連；聲音接收器4安裝在吸聲墊6上，吸聲墊6安放在盒體7中，板狀敏感板I與盒體7邊沿通過螺栓連接，并在盒體7的邊沿和板狀敏感板I之間放置密封墊2。下落籽粒碰撞板狀敏感板I時，板狀敏感板I會產生聲音信號，放置在盒體7中的聲音接收器4拾取籽粒碰撞板狀敏感板I產生的聲音信號，并經信號線3傳至信號處理電路5，信號處理電路5對碰撞聲音信號進行放大、濾波等處理，將籽粒碰撞信號從周圍背景中識別出來并調制成一個標準方波信號，工作過程中，顯示儀表8實時監(jiān)測信號處理電路4輸出的方波數量并顯示。
[0029]實施例二:
[0030]圖2所示為本發(fā)明所述基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器第二實施例，包括管狀敏感板10，例如長度尺寸在100-500mm，薄壁厚度尺寸0.5-1.5mm，直徑30-50mm的不銹鋼薄壁圓管或塑料薄壁圓管，管狀敏感板10兩端有密封塞密封，以免外界噪音進入造成計數誤差。
[0031]所述實施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不背離本發(fā)明的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器，其特征在于，包括敏感板、密封構件、聲音接收器(4)、信號處理電路(5)、吸聲墊(6)、顯示儀表(8)，所述敏感板、密封構件構成內部中空的密閉空間，所述聲音接收器(4)、信號處理電路(5)、吸聲墊(6)均位于所述密閉空間內，所述聲音接收器(4)與信號處理電路(5)相連、且面向敏感板，所述信號處理電路(5)與顯示儀表(8)相連，所述吸聲墊(6)固定在所述聲音接收器(4)的背面。
2.根據權利要求1所述的基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器，其特征在于，所述聲音接收器(3)為電容式傳聲器或駐極體式傳聲器。
3.根據權利要求1所述的基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器，其特征在于，所述信號處理電路(5)依次由電荷放大器、濾波器、絕對值峰值檢波放大器、包絡線檢波器、電壓比較器和整波電路串聯(lián)組成。
4.根據權利要求1所述基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器，其特征在于，所述顯示儀表(8)包括依次連接的高速計數器、單片機和顯示器。
5.根據權利要求1所述的基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器，其特征在于，所述敏感板為平板狀，所述密封構件為一面開口的盒體(7)，所述平板狀敏感板(I)固定在盒體(7)開口的邊緣上，所述平板狀敏感板⑴與盒體(7)開口的邊緣之間設置有密封墊(2)。
6.根據權利要求5所述的基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器，其特征在于，所述平板狀敏感板(I)為厚度為0.5-2.0mm、長寬尺寸為200-400mm的不銹鋼304板、鋁合金板、塑料板或膠木板。
7.根據權利要求5所述的基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器，其特征在于，所述密封墊⑵的材料為橡膠，厚度為I~2mm。
8.根據權利要求1所述的基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器，其特征在于，所述吸聲墊(6)為厚度為10~30mm的吸音海綿。
9.根據權利要求1所述的基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器，其特征在于，所述敏感板為管狀，所述密封構件為兩個密封塞(9)，所述兩個密封塞(9)裝在管狀敏感板(10)的兩端。
10.根據權利要求1所述基于碰撞聲音識別的籽粒計數傳感器，其特征在于，所述管狀敏感板(10)為長度為100-500mm、薄壁厚度為0.5-1.5mm、直徑30-50mm的不銹鋼薄壁管或塑料薄壁管。
【文檔編號】G06M1/272GK104050503SQ201410293237
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權日:2014年6月26日
【發(fā)明者】李耀明, 梁振偉, 徐立章 申請人:江蘇大學