- 相關(guān)推薦
傳感器在農機機械中的應用研究論文
引言
我國是農業(yè)生產(chǎn)大國, 但我國的農業(yè)機械技術(shù)卻并不發(fā)達, 很多地區采用傳統的生產(chǎn)模式, 極大地降低了農業(yè)生產(chǎn)效率。隨著(zhù)世界農業(yè)機械自動(dòng)化的逐漸進(jìn)步, 傳感技術(shù)作為農業(yè)機械發(fā)展的必然途徑, 在未來(lái)將會(huì )極大地改變農業(yè)地區人民的生產(chǎn)生活習慣。想要實(shí)現農業(yè)機械的自動(dòng)化控制, 其關(guān)鍵就在于準確監測農業(yè)機械每個(gè)結構和部件的工作狀態(tài)。將傳感器應用于農業(yè)機械領(lǐng)域, 有利于及時(shí)發(fā)現并處理農業(yè)機械工作中容易出現的問(wèn)題, 并能促進(jìn)農業(yè)機械自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程, 保證農業(yè)機械使用的可靠性、降低工作能耗、節省人力和資源的投入。傳感器因其反應速度快、分辨力高、易于實(shí)現非接觸式測量、精度高、可靠性好, 加之半導體光敏器件的體積小、質(zhì)量輕、功耗較低、容易集成等優(yōu)點(diǎn), 因而被各行各業(yè)廣泛使用。如果不在農業(yè)機械中應用傳感器技術(shù), 那么農業(yè)機械在工作時(shí)就難以精準地獲取整個(gè)設備的信息, 更無(wú)法完成信息處理和設備檢測等進(jìn)一步的工作。由此可見(jiàn), 在我國現有的農業(yè)機械技術(shù)之上, 發(fā)展與傳感器相結合的農業(yè)機械化新方向是必要的。
1 傳感器的特點(diǎn)介紹。
傳感器是一種能感受到被測量的信息檢測裝置, 并且能夠將感受到的信息, 按照一定規律性轉變成電信號或其他形式的信號, 用來(lái)滿(mǎn)足信息的傳輸、顯示、存儲、處理、控制和記錄等要求。利用物理效應、化學(xué)效應和生物效應, 把被測量的不同信息轉換成電信號, 這是信息獲取的有效手段, 是新時(shí)期信息技術(shù)的重大發(fā)明。
傳感器的優(yōu)勢包括以下幾點(diǎn):
(1) 對信息的反饋速度快;
(2) 對接觸到的和不同距離的測量量均適應;
(3) 針對不同工作情況具有分辨力強、可靠性強、精度高等特點(diǎn);
(4) 環(huán)境適應能力強, 對傳感器而言在環(huán)境差的農業(yè)作業(yè)中同樣能準確獲取需要的測量信息。
隨著(zhù)當今時(shí)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、人類(lèi)對自然界的不斷探索及信息技術(shù)的快速發(fā)展, 信息的快速傳遞程度和精確傳遞成為了當前必須要研究的課題, 傳感器技術(shù)就是這一方向的主力技術(shù)之一, 它具有智能化、微型化、數字化、系統化、多功能化、網(wǎng)絡(luò )化等特點(diǎn)。傳感器的技術(shù)相對復雜, 制造工序比較多, 如果技術(shù)水平跟不上, 即使有相關(guān)政策支持并且投入大量的資金和人力, 依然無(wú)法達到所需的要求。因為在傳感器的設計制造過(guò)程中存在很多的非線(xiàn)性、溫度、零點(diǎn)、蠕變等性能補償, 還有很多的誤差需要調整, 目前我國技術(shù)在補償度、高穩定、高可靠性等方面還需進(jìn)一步發(fā)展。
2 農業(yè)機械中的傳感器應用及工作范圍。
2.1 光電傳感器在農機中的應用。
光電傳感器的工作原理是將所需要測量的物理量轉化成光學(xué)信號的變化量, 再借助光電元件把光學(xué)信號轉變成為電學(xué)信號。它通常包括光電元件、光源和光學(xué)通路3個(gè)部分。播種是農業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節, 播種過(guò)程中控制系統反應的快速程度以及可靠程度是播種類(lèi)農業(yè)機械工作中需要解決的重要問(wèn)題。排種器作為播種機的重要部件, 光電傳感器可以對播種的種子籽粒距離進(jìn)行準確檢測。光電傳感器具有結構簡(jiǎn)單、抗電磁干擾能力強、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn), 并且不會(huì )對播種的機械過(guò)程產(chǎn)生影響。光電傳感器現已發(fā)展成為國內外種子籽粒距離檢測的最有效方法之一, 通過(guò)對地輪前進(jìn)速度的記錄和對兩籽粒播種的時(shí)間間隔來(lái)計算兩粒種子之間的距離, 將光電傳感器安裝于導種管之上, 進(jìn)行播種數量的統計, 每次種子遮擋光電傳感器時(shí), 在其通過(guò)后都會(huì )使光電管發(fā)出相對應的脈沖信號, 系統會(huì )對此數據進(jìn)行記錄。將導種管播種數量的信號精確轉變成為可以被單片機所識別的信號, 這是光電傳感器需完成的首要任務(wù), 光電傳感器工作的優(yōu)良程度直接影響到整個(gè)播種系統的性能和效果, 進(jìn)而影響產(chǎn)量。
隨著(zhù)我國農業(yè)機械技術(shù)水平的提高, 在某些農用噴藥機設備上, 采用液壓結構來(lái)控制噴藥桿的工作位置、平衡與穩定, 同時(shí)采用自動(dòng)控制技術(shù)對機械行進(jìn)速度、需要植保面積、噴藥所需壓力、噴藥量等進(jìn)行嚴格的監控和自動(dòng)調節, 改善了農機操作人員的勞動(dòng)強度, 同時(shí)也提高了噴藥機的作業(yè)效率和可靠程度。相關(guān)學(xué)者在“光電傳感器在水庫測量中的應用研究”中提及, 紅外光電傳感器的特點(diǎn)是:靈敏度高、體積小、環(huán)境適應能力強, 適用于在指定的特殊環(huán)境中使用。
2.2 壓力傳感器在農機中的應用。
壓力傳感器是眾多的傳感器中的一種, 它具有其他傳感器所不具備的特性, 壓力傳感器常被用于交通運輸領(lǐng)域, 它可以完成制動(dòng)壓力、監測氣動(dòng)、機油壓力、輕載液壓、傳動(dòng)裝置、機械結構氣閘等關(guān)鍵系統的壓力、流量、液力及液位等來(lái)維持機械設備的性能。通過(guò)在農業(yè)機械中廣泛應用壓力傳感器, 可以解決很多農業(yè)機械難以解決的難題, 有利于我國農業(yè)機械科學(xué)現代化的普及。正確的選擇壓力傳器可以大大提升農業(yè)機械設備的可靠性, 并且可以延長(cháng)農業(yè)機械關(guān)鍵部件的壽命。壓力傳感器在農業(yè)機械中的應用主要可以體現在以下幾個(gè)方面: (1) 使用壓力傳感器測量液壓和氣壓:測量液體肥料噴霧壓力, 在大型噴霧設備中應用液壓來(lái)控制噴桿工作狀態(tài)以及控制平衡和穩定; (2) 使用壓力傳感器能夠通過(guò)液壓傳動(dòng)對農耕用具進(jìn)行提升和移動(dòng), 監測和控制制動(dòng)及調平犁地和播種設備的安全系統的壓力; (3) 壓力傳感器還可通過(guò)測量油壓和液壓充油壓力等數據來(lái)保證農業(yè)機械的使用安全。針對不同的農業(yè)工作選擇相對應的壓力傳感器, 對于液壓和氣動(dòng)的傳感器, 要注意其載荷、防暴等關(guān)鍵因素的認真選擇和使用, 確保工作過(guò)程的安全可靠。
2.3 傳感器定位在農機中的應用。
隨著(zhù)衛星定位技術(shù)的普及, 應用衛星進(jìn)行田地測量和農機控制也逐漸走進(jìn)了我國農民的生活, 衛星定位系統在農業(yè)機械中起著(zhù)重要的作用, 然而在實(shí)際的農機裝備使用中, 高精度的衛星定位系統成本很高, 農業(yè)機械使用時(shí)雖然效果好但卻極大地提升了農業(yè)機械的售價(jià), 若選用低精度的GPS傳感器, 雖然成本會(huì )下降一些, 但卻在一些方面難以滿(mǎn)足實(shí)際需求。因此, 選擇更加適合農業(yè)機械使用的數字傳感器代替衛星定位控制, 不僅提升了農業(yè)機械的定位精度, 還節約了制造成本。數字傳感器是把傳統模式下GPS輸入輸出信號改造成有A/D轉換模塊的傳感器, 輸出的信號是數字。它的原理就是在原有數字補償物理模型和數學(xué)模型的基礎之上, 利用計算機軟件的優(yōu)勢性能進(jìn)行誤差修正與補償, 從而給出準確和可靠的數字補償精度。農業(yè)機械GPS導航技術(shù)包括全球定位導航、超聲波導航和電纜導航等, 數字定位技術(shù)包括相對定位技術(shù)和絕對定位技術(shù)兩種。在農業(yè)機械工作時(shí), 因為農作物兩行之間的距離較小, 對于大型農業(yè)機械來(lái)說(shuō), 在復雜的農田里工作需要較高的側向控制準確度, 這可以利用先進(jìn)的聲吶技術(shù)和激光技術(shù)等獲取道路信息, 然后在計算機中進(jìn)行分析, 控制農業(yè)機械的行進(jìn)方式。充分將傳感器技術(shù)與數學(xué)建模技術(shù)相結合, 使得農業(yè)機械在復雜的環(huán)境下, 在傳感器控制下根據路況信息自動(dòng)進(jìn)行行駛調整。
3 傳感器在農機自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展方向。
農業(yè)機械在現代農業(yè)中具有非常重要的作用, 發(fā)展農業(yè)機械化是發(fā)展現代農業(yè)的基礎。隨著(zhù)農業(yè)的不斷發(fā)展, 農業(yè)機械不斷的向自動(dòng)化農業(yè)發(fā)展, 傳感器在農業(yè)機械中被廣泛的應用, 正因為傳感器在農業(yè)機械中占重要的主導地位, 這也對傳感器提出了更高的要求。所以, 開(kāi)發(fā)傳感器的趨勢是多功能、微型化、網(wǎng)絡(luò )化, 并具有更高測量精度和高性能指標。近代物理學(xué)的新技術(shù), 如納米技術(shù)、紅外、超聲、激光、微波、光纖、強磁體、放射性同位素等技術(shù), 開(kāi)辟了傳感器集成化的廣闊前景;在同一硅片上集成了微米級的敏感傳感元件、信號檢測、轉換處理電路等不同功能的元件, 以此為基礎開(kāi)發(fā)出體積更小、更易于封裝、可靠性高、功能強大的新型傳感器是傳感器發(fā)展的新趨勢。研發(fā)人員可以參考自然界中特殊生物的感觀(guān)能力進(jìn)一步研究, 開(kāi)發(fā)新型的仿生傳感器。同時(shí)傳感器也將向著(zhù)微型化發(fā)展, 在不同的零部件可實(shí)現多種功能交叉的前提之下, 傳感器的元器件逐步向著(zhù)小型化方向發(fā)展, 最終可以實(shí)現無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )化。同時(shí), 隨著(zhù)農業(yè)機械大范圍的使用新型傳感器, 可實(shí)現通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)控制農業(yè)機械作業(yè)并進(jìn)行遠程調試以及故障診斷。實(shí)現農業(yè)機械自動(dòng)控制的高精確性, 從而夠成一系列的網(wǎng)絡(luò )化、現代化的農業(yè)機械生產(chǎn)檢測系統。伴隨著(zhù)國際化的農業(yè)機械自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程, 傳感器在其中的作用也越來(lái)越明顯。傳感器技術(shù)作為新時(shí)代的技術(shù)之一, 具有極高的可開(kāi)發(fā)價(jià)值, 對未來(lái)農業(yè)機械自動(dòng)化發(fā)展起著(zhù)決定性作用。這需要我們不斷提升農業(yè)機械中傳感器的使用效率, 近而減輕農業(yè)機械操作的難度, 使得農業(yè)機械向著(zhù)更加人性化的方向發(fā)展。
4 結論
由此可見(jiàn), 伴隨著(zhù)農業(yè)機械的不斷發(fā)展, 精準農業(yè)作為一種新的農機戰略思想, 強調了自動(dòng)化和智能化技術(shù)在農業(yè)機械生產(chǎn)中的重要運用。盡管我國的傳感器技術(shù)發(fā)展較晚, 但其應用領(lǐng)域也已經(jīng)極為廣泛, 隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步, 對傳感器精準性、可靠性、穩定性的要求也越來(lái)越高, 傳感器系統更需要具有相當的數據處理能力, 并能夠有序的完成自檢、校對、補償等要求, 盡管傳統的光電傳感器仍具有其自身優(yōu)勢, 但是單憑光電傳感器已經(jīng)不能完全滿(mǎn)足農機現代化的要求了, 而更加智能傳感器的研發(fā)成了時(shí)下新的研究重點(diǎn)。同時(shí), 在農業(yè)機械中使用新型傳感器能極大的提升農業(yè)機械的自動(dòng)化程度, 將農業(yè)機械與傳感器完美結合可以在更高層次上推進(jìn)我國農業(yè)機械產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。
參考文獻
[1]王新嵐.淺談傳感器在農業(yè)機械中的重要性[J].農業(yè)技術(shù)與裝備, 2016 (4) :21.
[2]王賢鋒.光電傳感器在農業(yè)機械中的應用[J].農業(yè)技術(shù)與裝備, 2007 (8) :14.
[3]木合塔爾·米吉提, 瑪依努爾·托呼提.傳感器技術(shù)在農業(yè)機械中的應用研究[J].種子科技, 2016 (6) :125.
[4]殷長(cháng)城, 崔淑玲.數字傳感器技術(shù)在農業(yè)機械中的應用進(jìn)展[J].數字技術(shù)與應用, 2012 (11) :6.
【傳感器在農機機械中的應用研究論文】相關(guān)文章：
農機推廣在設施農業(yè)中的作用論文07-02
公共管理課程中的應用研究論文07-04
置石在現代園林設計中的應用研究論文07-03