CN107402063B - 一种采集移栽机振动信号的捕捉装置及其捕捉信号的方法 - Google Patents
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Abstract
一种采集移栽机振动信号的捕捉装置，包括底座，底座顶部设置有壳体，底座底部设置有连接件，凸起上支撑有轻质弹簧，轻质弹簧顶部支撑有振动片，壳体顶部固定有振幅放大筒，振幅放大筒上安装有PVDF传感器单元。本发明将机械振动信号转化为弹簧的简谐振动，利用密闭空腔室内的空气作为介质，将振动能量传递给检测传感器，解决了机械振动信号难以直接测量的问题，避免了PVDF传感器直接接触机械的刚性振动造成PVDF单元的损坏及测量误差大等问题，提高了机械振动信号测量的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及检测技术领域，尤其是涉及一种采集移栽机振动信号的捕捉装置及其捕捉信号的方法。
背景技术
目前国内钵苗移栽机在高速移栽作业条件下，取投苗机械手的振动会造成钵苗的损伤及漏苗等问题。为了优化取苗机械手振动问题，必须对取苗机械手在取苗与投苗过程时的振动信号进行检测，通过对振动信号的分析从而优化取苗机械手运动轨迹，减小取投苗动作时机械手的振动，提高机械手的取投苗作业效果，提高机械化移栽质量。但根据现有的移栽机工作现状，移栽机工作时振动信号较难提取，原因在于利用压力传感器直接接触会造成振动信号的破坏，利用电磁效应检测，虽然不会破坏振动源信号，但检测装置难安装。这就需要提出一种易于安装的测试装置，可以实现间接测量振动的手段，并且测量装置不能破坏源振动信号的属性。
发明内容
本发明的目的是为解决现有的移栽机工作现状，移栽机工作时振动信号较难提取，原因在于利用压力传感器直接接触会造成振动信号的破坏，利用电磁效应检测，虽然不会破坏振动源信号，但检测装置难安装的问题，提供一种采集移栽机振动信号的捕捉装置及其捕捉信号的方法。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：
一种采集移栽机振动信号的捕捉装置，包括底座和呈圆筒状结构的壳体，底座顶部设置有一段凸起，壳体套设在凸起外侧并固定在底座上，底座底部设置有用于将底座固定在移栽机上的连接件以便于底座随着移栽机一起振动，凸起上支撑有轻质弹簧且轻质弹簧的中心线与凸起的中心线重合，轻质弹簧顶部支撑有振动片且振动片的中心线与轻质弹簧的中心线重合，壳体顶部固定有呈喇叭状的振幅放大筒，振幅放大筒的直径较大一端与壳体连接，且壳体内壁与振幅放大筒连接处的内壁位于同一平面上以避免影响振动信号的传递，振幅放大筒的小径端上安装有PVDF传感器单元，底座随着移栽机振动并通过轻质弹簧将振动信号传递给振动片，振动片通过壳体内部的空气介质并由幅放大筒收集汇总后传递给PVDF传感器单元，PVDF传感器单元将移栽机的振动信号转换为电信号并输出。
所述的连接件为磁性连接件。
所述的凸起为圆柱状结构，凸起的外径等于壳体内径，凸起和壳体直接通过螺纹配合的方式连接在一起。
所述的PVDF传感器单元包含PVDF薄膜、噪声滤除电路、温度补偿电路和信号输出电路。
利用所述的一种采集移栽机振动信号的捕捉装置捕捉信号的方法，包括如下步骤：
步骤一：将信号捕捉装置通过磁性连接件安装于需要检测的机械振动结构上，调整PVDF传感器单元的噪声滤除电路，进行系统初始化，信号校零操作；
步骤二：待装置稳定并校零后，开始检测振动信号，振动源通过底座将振动信号依次传递给轻质弹簧和振动片，使振动片在密闭空腔内做简谐振动，振动信号通过振幅放大筒，提高振动信号的幅值以便于PVDF传感器单元的检测；
步骤三：PVDF传感器单元检测信号经过转换形成电信号，将电信号传输给计算机处理还原简谐振动信号，得出机械振动频率，然后根据增益系数得出机械振动强度。
所述步骤二中，由能量守恒可得到简谐振动振幅函数：
其中，/>为振动片端面直径，/>为PVDF传感器端面直径，l为锥形坡面高度，k为园波数，h为振动片上端腔室内气体的高度，/>分别为/>端面的位移长度。
所述的步骤三中，增益运算系数可由如下公式获得：
其中，c为机械波在空气中传播速度，l为振幅放大筒的高度，f为振动频率，表示增益系数。
本发明的有益效果是：本发明将机械振动信号转化为弹簧的简谐振动，利用密闭空腔室内的空气作为介质，将振动能量传递给检测传感器，解决了机械振动信号难以直接测量的问题，避免了PVDF传感器直接接触机械的刚性振动造成PVDF单元的损坏及测量误差大等问题，提高了机械振动信号测量的准确性。本发明结构稳定，安装简便，测量效果准确，特别适用于测量像移栽机这类振动信号较规律的机械。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的爆炸示意图。
图示标记：1、PVDF传感器单元；2、振幅放大筒；3、壳体；4、轻质弹簧；5、底座；6、连接件；7、振动片。
具体实施方式
图中所示，具体实施方式如下：
一种采集移栽机振动信号的捕捉装置，包括底座5和呈圆筒状结构的壳体3，底座5顶部设置有一段凸起，壳体3套设在凸起外侧并固定在底座5上，底座5底部设置有用于将底座5固定在移栽机上的连接件6以便于底座6随着移栽机一起振动，凸起上支撑有轻质弹簧4且轻质弹簧4的中心线与凸起的中心线重合，轻质弹簧4顶部支撑有振动片7且振动片7的中心线与轻质弹簧4的中心线重合，壳体3顶部固定有呈喇叭状的振幅放大筒2，振幅放大筒2的直径较大一端与壳体3连接，且壳体3内壁与振幅放大筒2连接处的内壁位于同一平面上以避免影响振动信号的传递，振幅放大筒2的小径端上安装有PVDF传感器单元1，底座5随着移栽机振动并通过轻质弹簧4将振动信号传递给振动片7，振动片7通过壳体3内部的空气介质传递并由幅放大筒2收集汇总后传递给PVDF传感器单元1，PVDF传感器单元1将移栽机的振动信号转换为电信号并输出。
所述的连接件6为磁性连接件。
所述的凸起为圆柱状结构，凸起的外径等于壳体内径，凸起和壳体直接通过螺纹配合的方式连接在一起所述的底座与壳体通过螺纹结构连接，轻质弹簧下端面中心经过水平处理后，与底座端面的圆心固接，轻质弹簧的上端面中心与振动片固接，这样安装的目的为了确保轻质弹簧振动的准确性，避免振动片与壳体接触以及轻质弹簧倾斜等因素造成振动源信号能量的损失。
所述的PVDF传感器单元1包括PVDF薄膜、噪声滤除电路、温度补偿电路和信号输出电路，所述的噪声滤除电路目的是减小由于安装过程造成振动片轻微震动而引起的噪声，噪声的滤除可为检测初始化，信号校零做准备，提高对振动源信号的检测精度。
所述的温度补偿电路可消除环境温度对检测信号的影响，减少温漂现象的出现。
优选的，为了减小环境因素对检测电路的影响，PVDF薄膜，噪声滤除电路，温度补偿电路，信号输出电路通过分层隔离室密闭安装，集成为微型圆柱体，设置在振幅放大筒的上端面。
利用所述的一种采集移栽机振动信号的捕捉装置捕捉信号的方法，包括如下步骤：
步骤一：将信号捕捉装置通过磁性连接件安装于需要检测的机械振动结构上，调整PVDF传感器单元的噪声滤除电路，进行系统初始化，信号校零操作；
步骤二：待装置稳定并校零后，开始检测振动信号，振动源通过底座将振动信号依次传递给轻质弹簧和振动片，使振动片在密闭空腔内做简谐振动，振动信号通过振幅放大筒，提高振动信号的幅值以便于PVDF传感器单元的检测；
步骤三：PVDF传感器单元检测信号经过转换形成电信号，将电信号传输给计算机处理还原简谐振动信号，得出机械振动频率，然后根据增益系数得出机械振动强度。
所述步骤二中，由能量守恒可得到简谐振动振幅函数：
其中，/>为振动片端面直径，/>为PVDF传感器端面直径，l为锥形坡面高度，k为园波数，h为振动片上端腔室内气体的高度，/>分别为/>端面的位移长度。
所述的步骤三中，增益运算系数可由如下公式获得：
其中，c为机械波在空气中传播速度，l为振幅放大筒的高度，f为振动频率，表示增益系数。
本发明所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本发明所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本发明所保护的范围内。
Claims (4)
1.一种采集移栽机振动信号的捕捉装置，其特征在于：包括底座（5）和呈圆筒状结构的壳体（3），底座（5）顶部设置有一段凸起，壳体（3）套设在凸起外侧并固定在底座（5）上，底座（5）底部设置有用于将底座（5）固定在移栽机上的连接件（6）以便于底座（6）随着移栽机一起振动，凸起上支撑有轻质弹簧（4）且轻质弹簧（4）的中心线与凸起的中心线重合，轻质弹簧（4）顶部支撑有振动片（7）且振动片（7）的中心线与轻质弹簧（4）的中心线重合，壳体（3）顶部固定有呈喇叭状的振幅放大筒（2），振幅放大筒（2）的直径较大一端与壳体（3）连接，且壳体（3）内壁与振幅放大筒（2）连接处的内壁位于同一平面上以避免影响振动信号的传递，振幅放大筒（2）的小径端上安装有PVDF传感器单元（1），底座（5）随着移栽机振动并通过轻质弹簧（4）将振动信号传递给振动片（7），振动片（7）通过壳体（3）内部的空气介质传递并由幅放大筒（2）收集汇总后传递给PVDF传感器单元（1），PVDF传感器单元（1）将移栽机的振动信号转换为电信号并输出；
所述的连接件（6）为磁性连接件；所述的凸起为圆柱状结构，凸起的外径等于壳体内径，凸起和壳体直接通过螺纹配合的方式连接在一起；所述的PVDF传感器单元（1）包括PVDF薄膜、噪声滤除电路、温度补偿电路和信号输出电路。
2.利用权利要求1所述的一种采集移栽机振动信号的捕捉装置捕捉信号的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：将信号捕捉装置通过磁性连接件安装于需要检测的机械振动结构上，调整PVDF传感器单元的噪声滤除电路，进行系统初始化，信号校零操作；
步骤二：待装置稳定并校零后，开始检测振动信号，振动源通过底座将振动信号依次传递给轻质弹簧和振动片，使振动片在密闭空腔内做简谐振动，振动信号通过振幅放大筒，提高振动信号的幅值以便于PVDF传感器单元的检测；
步骤三：PVDF传感器单元检测信号经过转换形成电信号，将电信号传输给计算机处理还原简谐振动信号，得出机械振动频率，然后根据增益系数得出机械振动强度。
3.根据权利要求2所述的利用一种采集移栽机振动信号的捕捉装置捕捉信号的方法，其特征在于：
所述步骤二中，由能量守恒可得到简谐振动振幅函数：
其中，/>为振动片端面直径，/>为PVDF传感器端面直径，l为锥形坡面高度，k为园波数，h为振动片上端腔室内气体的高度，/>分别为/>端面的位移长度。
4.根据权利要求2所述的利用一种采集移栽机振动信号的捕捉装置捕捉信号的方法，其特征在于：所述的步骤三中，增益运算系数可由如下公式获得：
其中，c为机械波在空气中传播速度，l为振幅放大筒的高度，f为振动频率，/>表示增益系数。
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Citations (3)
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| WO2007015324A1 (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-08 | Tama-Tlo, Ltd. | マイクロフォン素子 |
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