[發明專利]一種水田壤力學參數測量設備

在審

• 申請號: 202010407247.0
• 申請日: 2020-05-14
• 公開（公告）號: CN111351700A
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 薛龍;黃博翰;曾劍輝;孫正;黎靜;劉木華
• 申請（專利權）人: 江西農業大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/12;G01N3/22;G01N3/24;G01N11/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種測量水田壤力學參數的設備，包括垂直主動載荷加載部分，扭矩加載及測量元件組部分、控制柜、機器視覺系統、桿件與可更換的接觸探頭部分、支撐框架；本發明的設備可以進行水田壤的多種力學參數相關測量，并可實時給出測試結果；本發明的設備具有集成度高、結構簡單、易于收納、并適合于野外快速就位檢測的特點。

技術領域

本發明涉及一種試驗設備，尤其涉及一種針對水田壤的多種力學參數的測定以及數據采集的測量設備。

背景技術

我國農業機械化的發展速度越來越快，對新型農業機械的要求也越來越高；車輪以及動力系統是農業機械的重要組成部件，直接影響到農業機械在田間作業的行駛、工作性能的發揮，因此設計適用于農田行走的車輪，有利于提高農機在田間作業行走的掛載牽引力和驅動效率，減小車輪打滑，以及降低滾動阻力等。

另外，在水稻的耕種階段，水田壤具有松軟以及流動性強等特點，致使其承載能力差；為提高農業機械在水田壤中的工作效率及安全性，特別是在湖區，使用大型，大馬力的農業機械已成普遍現象，這卻進一步導致了水田泥腳年復一年越陷越深，如此往復會對水田的機械作業適應性產生嚴重破壞，致使農業機械沉陷，無法正常作業；因此掌握地區水田壤的各項力學特性，并據此設計適合于水田壤的車輪是緩解泥腳逐年加深的有效途徑之一。

了解水田壤的力學特性是設計適合于田間行走的車輪的必要前提。與水田壤相關的力學特征主要有承載能力、圓錐指數、剪切能力及流變性等。但在水田壤就位檢測的實際應用中測量過程繁瑣、耗時、耗力，因此需要一種集成、簡便和具有多功能的測試設備對水田壤的力學參數進行測量。

發明內容

本發明的目的是提供一種集成、簡便和具有多功能的水田壤力學參數測試設備，能夠對水田壤的多個力學參數進行測試和保存。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案。

一種水田壤力學參數測量設備，包括支撐框架、垂直載荷加載部分、扭矩加載及測量元件部分、桿件與可更換的接觸探頭部分、機器視覺系統、控制柜。

所述垂直載荷加載部分包括電動推桿、電磁鐵、起固定作用的加載部分上固定板、加載部分下固定板、帶內螺紋的鋼管、以及若干螺栓。

所述支撐框架包括儀器支撐所采用由支撐框架上固定板、支撐框架下固定板、鉸鏈、垂直支撐桿、斜支撐桿所組成的三腳架形結構，另外包括通過支腳固定板、支腳法蘭連接固定于斜支撐桿末端的絲桿千斤頂、和固定在框架結構內垂直水平面安裝的三根光桿；由于水田壤松軟且易流動，因此在水田壤表面容易出現沉陷，從而使得測量設備不能水平，通過搖動手搖柄調整三個絲桿千斤頂的伸長長度，可以調整探頭與水田壤平面的水平度和探頭距離水田壤表面的距離，減小探頭的空載行程，作為儀器的主體框架，各部分都將連接至框架上。

所述扭矩加載及測量元件部分包括步進電機、行星齒輪箱、S型拉壓傳感器、扭矩傳感器、旋轉增量編碼器、紅外測距傳感器；一塊鋼質扭矩加載上固定板以及鋁質的扭矩加載中固定板、扭矩加載下固定板、扭矩傳感器上連接法蘭三根垂直支撐桿用于固定連接所述器件，其中所述鋼質的扭矩加載上固定板可與電磁鐵通過磁力作用連接，實現扭矩加載及測量元件部分在光桿上能夠受垂直載荷加載部分推動。

所述機器視覺系統包括可見光攝像頭、紅外高光譜攝像頭、紅外發生器、集成電路板，所述機器視覺系統固定在控制柜底部；所述桿件與可更換的接觸探頭包括扭矩傳感器下連接法蘭、兩端帶外螺紋的光桿、用于加載砝碼靜止載荷的固定擋圈、通過螺紋連接桿末端的探頭連接法蘭、以及固定在探頭連接法蘭下部用于與水田壤接觸作用的探頭，所述探頭包括不同尺寸的壓板、剪切塊（附圖僅對剪切塊做出展示），通過探頭與水田壤的相互作用采集試驗數據。

所述控制部分內含控制各種電控器件開啟和數據采集的控制電路、外接無線數據模塊和電腦端連接端口，另有外部的控制面板，供使用者直接操作儀器。