[發明專利]一種圓錐指數儀及測量土壤圓錐指數的方法

無效

• 申請號: 200810057861.8
• 申請日: 2008-02-19
• 公開（公告）號: CN101266238A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 孫宇瑞;曾慶猛;馬道坤;林劍輝;孟繁佳
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司
• 代理人: 王朋飛

技術領域

本發明涉及農業工程領域，具體涉及一種圓錐指數儀及測量土壤圓錐指數的方法。

背景技術

土壤壓實程度不僅影響農作物的長勢，也影響到土壤退化，風化等趨勢。尤其是近年來隨著大型農業機械的大量應用，土壤壓實所帶來的負面影響已引起了越來越多的關注。為了客觀評價土壤壓實程度，國際上廣泛接受的量化性能指標是土壤圓錐指數。對于土壤圓錐指數的測量設備(即圓錐指數儀)及測量過程操作規范，美國農業工程協會(ASAE)已在其協會標準ASAE?Standard?S313.3FEB04與ASAE?Standard?EP542FEB99中做了詳細的描述。在該標準中規定了圓錐指數儀插入土壤時的行進速度應該保持在30mm/s。而在手工操作時，要讓插入速度保持在一個恒定速度上，是非常困難的。為了克服手工操作時存在的這個缺陷，加拿大學者G?C?Topp于1997年提出了采用電機驅動的圓錐指數儀(見美國專利公開號US5663649，1997年2月)。本專利申請者也于2004年提出了基于另一種原理的電機驅動圓錐指數儀的思想(見中國實用新型專利申請號200420120131.5與發明專利申請號200510063149.5)。以上所研制出的圓錐指數儀，在電機驅動下操作，均能夠以一個恒定的速度進行操作，從而滿足ASAE標準。

但在增加電機驅動后，使得整個圓錐指數儀的結構變得復雜，成本增大。因此如何簡化設備結構，降低成本成為該設備進一步完善，推廣的重要環節。

在實用新型專利ZL?200420120131.5與發明專利200510063149.5中所提及的圓錐指數儀，其是通過電機驅動縱錐以30mm/s的恒速插入土壤，通過連接在縱錐上端的壓力傳感器實時的獲取所受的土壤阻力，從而得到土壤的圓錐指數。其中采用基于應變片原理的高精度壓力傳感器，它需要配套的高精度信號放大器與高穩定性電橋電源，價格因此較高。例如采德國HBM公司的c9B型壓力傳感器，價格約600美元，約占整個測量系統造價的1/5。因此現有技術中的電機驅動圓錐指數儀普遍存在結構復雜、造價高的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述在電機驅動式圓錐指數儀上采取傳統壓力傳感器測量土壤圓錐指數時存在的成本過高、總體結構過于復雜的缺點，提供一種圓錐指數儀及其測量土壤圓錐指數的方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種測量土壤圓錐指數的方法，該方法包括以下步驟：

S1：測量在空載狀態下圓錐指數儀中驅動電機的空載電流；

S2：測量工作狀態下圓錐指數儀中驅動電機的工作電流；

S3：根據所述空載電流與工作電流的差值求出負載電流；

S4：根據公式?獲取圓錐指數儀錐底所受壓力，其中，f_p?為圓錐指數儀錐底所受壓力，I為負載電流，K為所述驅動電機的轉矩系數，r為所述驅動電機傳動機構的旋轉半徑，所述圓錐指數儀錐底所受壓力除以圓錐指數儀錐底表面積，得到所測量的土壤圓錐指數。

該方法中，在步驟S1中，所測量的空載電流值存儲在土壤圓錐?指數儀的存儲器內，在步驟S4之后，循環執行步驟S2至步驟S4至測量結束，得到連續測量的土壤圓錐指數。

該方法中，在步驟S1和步驟S2中，用霍爾電流傳感器分別測得所述空載電流與工作電流。

該方法中，在步驟S1和S2中，在所述直流電機的一端串聯連接電阻，所述電阻的兩端并接有電壓傳感器，根據所述電壓傳感器的電壓與所述電阻分別得到所述空載電流與工作電流。

使用本發明提供一種圓錐指數儀及其測量土壤圓錐指數的方法，具有以下優點：

1.測量成本低，霍爾電流傳感器的價格遠遠低于同等精度下的壓力傳感器的價格；

2.簡化了土壤圓錐指數儀的結構，原來采用壓力傳感器方法測量圓錐指數儀所受壓力，壓力傳感器除了本身結構復雜、體積較大外，還需配套專用的高精度放大電路，電路連接方式復雜，而采用霍爾電流傳感器，其電路連接方式簡單，體積小，在很大程度上簡化了土壤圓錐指數儀的結構。

附圖說明

圖1為本發明測量土壤圓錐指數的方法流程圖；

圖2為本發明實施例霍爾電流傳感器與原有土壤圓錐指數儀連接示意框圖；

圖3為本發明實施例霍爾電流傳感器實際連接示意圖；

圖中：1、直流電源；2、霍爾電流傳感器；3、直流電機；4、直流電機電源線。

具體實施方式

本發明提出的測量圓錐指數的方法，結合附圖和實施例說明如下。