[發明專利]一種車載土壤圓錐指數檢測裝置及其測量方法

在審

• 申請號: 201910628823.1
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110501236A
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 商高高;劉韜;韓江義;夏長高
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N3/14
• 分類號: G01N3/14;G01N3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種車載土壤圓錐指數檢測裝置，其特征在于，包括止逆裝置、支座(5)、擺臂(6)、壓力傳感器(8)、角度傳感器(3)和控制系統，所述擺臂(6)一端的轉軸通過軸承支撐在支座(5)內，所述擺臂(6)另一端安裝壓力傳感器(8)，所述壓力傳感器(8)用于測量加速貫入過程中土壤的阻力值；所述擺臂(6)一端的轉軸上安裝止逆裝置，用于防止擺臂(6)受重力下降；所述角度傳感器(3)用于檢測擺臂(6)旋轉角度；所述控制系統根據壓力傳感器(8)和角度傳感器(3)的檢測值，輸出土壤圓錐指數。

2.根據權利要求1所述的車載土壤圓錐指數檢測裝置，其特征在于，所述轉軸的兩端分別通過軸承支撐在支座(5)內，所述轉軸兩端對稱安裝止逆裝置。

3.根據權利要求1或2所述的車載土壤圓錐指數檢測裝置，其特征在于，所述止逆裝置包括棘爪(2)、棘輪(4)、棘爪定位軸(16)和扭轉彈簧(12)，所述棘輪(4)與擺臂(6)一端的轉軸傳動連接；所述棘爪(2)通過棘爪定位軸(16)安裝在支座(5)內，所述棘爪(2)與支座(5)之間安裝扭轉彈簧(12)，用于使棘爪(2)與棘輪(4)表面壓緊。

4.根據權利要求3所述的車載土壤圓錐指數檢測裝置，其特征在于，所述棘爪定位軸(16)上連接棘爪調整桿(15)，通過外力調節所述棘爪調整桿(15)，用于使棘爪(2)克服扭轉彈簧(12)作用力脫離與棘輪(4)嚙合。

5.根據權利要求1所述的車載土壤圓錐指數檢測裝置，其特征在于，所述擺臂(6)另一端通過拉索與復位裝置連接，用于在測量完成后將壓力傳感器(8)拉出土壤。

6.一種拖拉機，其特征在于，包括權利要求1所述的車載土壤圓錐指數檢測裝置，所述車載土壤圓錐指數檢測裝置用于安裝在拖拉機底盤下方或前保險杠附近。

7.一種根據權利要求1所述的車載土壤圓錐指數檢測裝置的測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

通過外力使止逆裝置失效，將擺臂(6)開始下降的時刻記為t0；

擺臂(6)下降使壓力傳感器(8)開始貫入土壤的時刻記為t1，所述控制系統根據角度傳感器(3)得出擺臂(6)在t0到t1時刻旋轉的角度α；

壓力傳感器(8)完全貫入土壤的時刻記為t2，所述控制系統根據角度傳感器(3)得出擺臂(6)在t0到t2時刻旋轉的角度β；

所述控制系統根據α和β，得出土壤圓錐指數

8.根據權利要求7所述的車載土壤圓錐指數檢測裝置的測量方法，其特征在于，所述控制系統根據α和β，得出土壤圓錐指數具體為：

其中：

為土壤圓錐指數，MPa；

M為擺臂(6)質量，Kg；

A為壓力傳感器(8)與土壤接觸的底面積，m²；

α為在t0到t1時刻旋轉的角度；

β為在t0到t2時刻旋轉的角度。

9.根據權利要求7所述的車載土壤圓錐指數檢測裝置的測量方法，其特征在于，還包括獲取土壤的土壤圓錐指數分布曲線，具體為：

在壓力傳感器(8)開始貫入土壤的t1時刻到壓力傳感器(8)完全貫入土壤的t2時刻之間，所述控制系統根據壓力傳感器(8)的壓力值{R_a1,R_a2,…R_ai…,R_an}得出土壤圓錐指數分布曲線，其中，R_ai為第i采樣時刻的壓力傳感器(8)的測量值；n為總采樣次數，n＝(t2-t1)/Δt，Δt為采樣周期。