CN102768113B - 一种喷灌用旋转式喷头转动特性和转速的测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷灌用旋转式喷头转动特性和转速的测量装置，包括摇臂式喷头，在摇臂式喷头的喷头体的外壁上均匀粘附有若干宽度相同的反光材料；在摇臂式喷头的喷头基座上有圆盘，圆盘上固定有激光器，反光材料与激光器的激光发射口处于同一水平面上，激光器通过计数器和脉冲信号检测装置相连。其结构简单，克服了已有测转速装置不能测量喷头转动一周内的转速变化的缺点。可用于喷灌用喷头试验中喷头转动特性和转速的测量装置中。

Description

一种喷灌用旋转式喷头转动特性和转速的测量装置

技术领域

本发明属于现有旋转式喷头转速测量装置的一种改进，具体涉及一种喷灌用旋转式喷头转动特性和转速的测量装置。

背景技术

在农业灌溉、工业生产中，旋转式喷头是目前喷灌技术中采用最多的喷头之一，它的运动特性和转速是影响其性能的主要因素。喷头转速对喷头喷洒的均匀程度有很大影响,喷头转动过程中如果在某一位置转速小,则喷洒时间长，喷洒量大；在某一位置转速大,则喷洒时间少，喷洒量小。因此喷头运动特性与转速的测量成为喷头性能试验研究中的主要任务之一。

现有光测转速装置中的技术原理是：根据每分钟检测反射光的个数计算转轴转速。存在的问题是这些光测转速装置不能测出喷头在一周内的转动均匀性。现有的测量旋转式喷头的转动特性与转速装置，一种是使用接近开关,在喷头下方安置一固定圆盘,将接近开关固定在圆盘上,并且在圆盘上均匀分布，进行测量。或者是使用干簧管,同样在下方安置一固定圆盘,上均匀布置干簧管,进行测量。存在的问题是，一但干簧管或者接近开关的布置固定，就很难再改变，改变的的时候就需要对整体的布局进行修改。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种喷灌用旋转式喷头转动特性和转速的测量装置，该装置采用的原理是：根据检测到反射光的时间与反光材料的宽度来计算旋转式喷头的转速。能测出旋转喷头每一周内的转速变化，在有水雾的情况下能够消除干扰，从而提高测量精度，以达到设计轻巧简便。

为了实现上述任务，本发明采取的技术方案是，

一种喷灌用旋转式喷头转动特性和转速的测量装置，包括摇臂式喷头，其特征在于，在摇臂式喷头的喷头体的外壁上均匀粘附有若干宽度相同的反光材料；在摇臂式喷头的喷头基座上有圆盘，圆盘上固定有激光器，反光材料与激光器的激光发射口处于同一水平面上，激光器通过计数器和脉冲信号检测装置相连。

本发明的喷灌用旋转式喷头转动特性和转速的测量装置，带来的技术效果是，使用方便，设计简单，精确度高。所使用的发光材料轻盈，在测量时不影响摇臂式喷头的转速，使用激光器其光损失量小，接收精确，从而保证了测量结果的精确性。

本发明的难点是激光发射器与激光接收器的安装位置的确定，为使得两者之间不会相互阻挡，采用了激光发射接收一体的元件。

附图说明

图1是测量装置的示意图；图中的标号分别表示：1、圆盘，2、螺纹管接头，3、激光器，4、反光材料，5、摇臂式喷头。

图2是激光器与计数器、脉冲信号检测装置、电源连接示意图，图中的标号分别表示：3、激光器，6、计数器，7、脉冲信号检测装置，8、电源。

下面结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

参见图1和图2，本实施例给出一种喷灌用旋转式喷头转动特性和转速的测量装置，包括摇臂式喷头5，在摇臂式喷头5的喷头体的外壁上均匀粘附有若干宽度相同的反光材料4；在摇臂式喷头5的喷头基座上有圆盘1，圆盘1上固定有激光器3，反光材料4与激光器3的激光发射口处于同一水平面上，激光器3通过计数器6和脉冲信号检测装置7相连，激光器3、计数器6和脉冲信号检测装置7由电源8供电。

本实施例中，激光器3采用集激光发射与激光接收于一体的元件，进行激光的发射与接收。

反光材料4的数目为8~12个

激光器3发出的光源被粘附在摇臂式喷头5外壁上的反光材料4反射，反射信号由激光接收器3接收。反光材料4在粘附时必须要求反光材料与激光发射器发出光线保持垂直，且反光材料4表面光滑、平整，使得反射光能与入射光光路重合，可以被接收器接收。

激光器3发出光源时，遇到反光材料4，光被反射，再由激光器3接收反射光，导通测量电路，并发出脉冲信号。信号通过计数器6，计数器6对发出的脉冲信号的个数进行计数，导向脉冲信号检测装置7中，脉冲信号检测装置7检测接收到的脉冲信号时间，根据信号的间断时间得出旋转喷头的转速，通过计数器6所记数字可得出摇臂式喷头5旋转的周数。

在摇臂式喷头5转动过程中，电路接通，激光器3的发射器发射激光，发射的光源垂直的照射在摇臂式喷头5的喷头体上，发射的激光若没有照射在反光材料4上，则没有反射光线，此时，激光器3的接收器没有信号，或显示的是低电平；当激光照射到反光材料4上，就会将光源反射回来，激光器3的接收器接收到反射光，产生脉冲信号，或显示生高电平，每当高低电平进行一次翻转，计数器6就计数一次。摇臂式喷头5外壁粘附反光材料4的个数已知，若粘附n片反光材料4，当计数器6计数到（n+1）时，摇臂式喷头5旋转到下一圈。此时，脉冲信号检测装置7根据高低电平的时间差、反光材料4的宽度、反光材料4的间隔以及每分钟产生高电平的个数来计算出摇臂式喷头5的旋转特性。

计算速度，根据如下公式：

$v_{2n}=\frac{s_{2n}}{t_{2n}}$ $v_{2n-1}=\frac{d_{2n-1}}{t_{2n-1}}(n=\mathrm{1,2,3},...)$

其中，

v_2n是第n个反光材料处的速度

s_2n是第n个反光材料的宽度，（本实施例中，每一个反光材料的宽度是相同的）

t_2n是检测到的第n个高电平持续的时间

v_2n-1是第n个无反光材料处的速度

d_2n-1是第n个无反光材料处的宽度（本实施例中，每一个无反光材料的宽度亦相同）

t_2n-1是检测到的第n个低电平持续的时间

由此，就可以得出摇臂式喷头5在每一时刻的转速。

综上所述，本发明的喷灌用旋转式喷头转动特性和转速的测量装置，原理简单，安装方便，不影响摇臂式（旋转式）喷头自身的转速，精度高。适用于各种旋转式喷头的转速测量。

Claims (1)

1.一种喷灌用旋转式喷头转动特性和转速的测量装置，包括摇臂式喷头(5)，其特征在于，在摇臂式喷头(5)的喷头体的外壁上均匀粘附有8～12个宽度相同的反光材料(4)；在摇臂式喷头(5)的喷头基座上有圆盘(1)，圆盘(1)上固定有激光器(3)，反光材料(4)与激光器(3)的激光发射口处于同一水平面上，激光器(3)通过脉冲信号检测装置(7)和计数器(6)相连,激光器(3)、计数器(6)和脉冲信号检测装置(7)由电源(8)供电；每一个所述反光材料(4)的宽度相同，每一个无反光材料之处的宽度也相同；所述的激光器(3)是集激光发射与激光接收于一体的元件；

所述的反光材料(4)与激光器(3)发出光线垂直，且反光材料(4)表面光滑、平整，使得反射光能与入射光光路重合；

在摇臂式喷头(5)转动过程中，电路接通，激光器(3)的发射器发射激光，发射的光源垂直的照射在摇臂式喷头(5)的喷头体上，发射的激光若没有照射在反光材料(4)上，则没有反射光线，此时，激光器(3)的接收器没有信号，或显示的是低电平；当激光照射到反光材料(4)上，将光源反射回来，激光器(3)的接收器接收到反射光，产生脉冲信号，或显示高电平，每当高低电平进行一次翻转，计数器(6)就计数一次；若摇臂式喷头(5)外壁粘附m片反光材料(4)，当计数器(6)计数到(m+1)时，摇臂式喷头(5)旋转到下一圈；此时，脉冲信号检测装置(7)根据高低电平的时间差、反光材料(4)的宽度、反光材料(4)的间隔以及每分钟产生高电平的个数来计算出摇臂式喷头(5)的旋转特性，根据如下公式计算摇臂式喷头(5)在每一时刻的转速：

$\begin{array}{cc}{v}_{2n}=\frac{s_{2n}}{t_{2n}}& v_{2n-1}=\frac{d_{2n-1}}{t_{2n-1}}\end{array},n=1,2,3,...$

其中，

v_2n是第n个反光材料处的速度；

s_2n是第n个反光材料的宽度；

t_2n是检测到的第n个高电平持续的时间；

v_2n-1是第n个无反光材料处的速度；

d_2n-1是第n个无反光材料处的宽度；

t_2n-1是检测到的第n个低电平持续的时间。