[發(fā)明專利]一種折射式薄面激光種子流通用傳感裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110034810.9
• 申請(qǐng)日: 2021-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN112881340A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁幼春;陳禮源;王萬(wàn)超;王凱陽(yáng);劉曉東;劉偉鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/41
• 分類號(hào): G01N21/41
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 杜陽(yáng)陽(yáng)

1.一種折射式薄面激光種子流通用傳感裝置，其特征在于，包括：導(dǎo)種管、薄面激光發(fā)射模組、薄面激光會(huì)聚模組以及信號(hào)采集電路系統(tǒng)；

所述導(dǎo)種管包括由上到下同軸設(shè)置的上導(dǎo)種管以及下導(dǎo)種管；所述上導(dǎo)種管與所述下導(dǎo)種管之間設(shè)有通光間隙；所述通光間隙用于通過(guò)所述薄面激光發(fā)射模組發(fā)射出的平行薄面激光；

所述薄面激光發(fā)射模組設(shè)于所述通光間隙的一側(cè)，所述薄面激光會(huì)聚模組設(shè)于所述通光間隙的另一側(cè)，所述薄面激光會(huì)聚模組與所述薄面激光發(fā)射模組相對(duì)設(shè)置，所述薄面激光發(fā)射模組用于接收所述平行薄面激光，并感應(yīng)所述平行薄面激光的光強(qiáng)變化，產(chǎn)生電壓瞬態(tài)響應(yīng)；

所述信號(hào)采集電路系統(tǒng)與所述薄面激光會(huì)聚模組相連接；當(dāng)經(jīng)所述導(dǎo)種管通過(guò)的種子在所述薄面激光發(fā)射模組所生成的平行薄面激光區(qū)域穿過(guò)時(shí)，所述平行薄面激光被遮擋，所述薄面激光會(huì)聚模組接收所述平行薄面激光，并感應(yīng)所述平行薄面激光的光強(qiáng)變化，，產(chǎn)生電壓瞬態(tài)響應(yīng)，所述信號(hào)采集電路系統(tǒng)用于根據(jù)所述電壓瞬態(tài)響應(yīng)，生成種子流序列對(duì)應(yīng)的脈沖序列信號(hào)；所述種子流序列對(duì)應(yīng)的脈沖序列信號(hào)用于監(jiān)測(cè)不同粒徑種子的播種。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折射式薄面激光種子流通用傳感裝置，其特征在于，所述上導(dǎo)種管的下管口內(nèi)徑沿導(dǎo)種管的軸向方向上的投影位于所述平行薄面激光區(qū)域內(nèi)；排種過(guò)程中種子穿過(guò)所述平行薄面激光，產(chǎn)生遮擋，使得平行薄面激光的光強(qiáng)發(fā)生變化。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折射式薄面激光種子流通用傳感裝置，其特征在于，所述薄面激光發(fā)射模組具體包括：第一凸透鏡以及薄面激光發(fā)射器；

所述薄面激光發(fā)射器的軸線與所述第一凸透鏡的軸線相重合，且所述薄面激光發(fā)射器置于所述第一凸透鏡的焦點(diǎn)；所述薄面激光發(fā)射器用于發(fā)射平行薄面激光。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的折射式薄面激光種子流通用傳感裝置，其特征在于，所述薄面激光會(huì)聚模組具體包括：第二凸透鏡以及光電接收器；

所述第二凸透鏡的軸線正交于所述光電接收器的中心，所述光電接收器置于所述第二凸透鏡的焦點(diǎn)，使通過(guò)所述第二凸透鏡的光全部集中到光電接收器的感應(yīng)面；且所述第一凸透鏡以及所述第二凸透鏡的軸線相重合；

所述光電接收器與所述信號(hào)采集電路系統(tǒng)相連接，所述信號(hào)采集電路系統(tǒng)用于捕捉、采集所述感應(yīng)面的光強(qiáng)的瞬態(tài)變化所導(dǎo)致的所述光電接收器引腳兩端電壓產(chǎn)生電壓瞬態(tài)響應(yīng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的折射式薄面激光種子流通用傳感裝置，其特征在于，所述平行薄面激光區(qū)域內(nèi)的有效感應(yīng)區(qū)域最窄處由所述第一凸透鏡的直徑以及所述第二凸透鏡的直徑共同決定。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的折射式薄面激光種子流通用傳感裝置，其特征在于，通過(guò)所述第一凸透鏡以及所述第二凸透鏡的2次折射，所述薄面激光發(fā)射器到所述光電接收器的光路為“發(fā)散-平行-會(huì)聚”光路。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的折射式薄面激光種子流通用傳感裝置，其特征在于，所述信號(hào)采集電路系統(tǒng)具體包括：依次串聯(lián)的信號(hào)增益電路、濾波電路、單向整流電路、電壓比較電路以及電平匹配電路；

所述信號(hào)增益電路用于對(duì)所述光電接收器引腳兩端電壓瞬態(tài)響應(yīng)進(jìn)行線性放大，采用雙級(jí)放大的模式將毫伏級(jí)的信號(hào)放大至放大器產(chǎn)生截止，形成類似方波的波形；

所述濾波電路用于對(duì)所述類似方波的波形的干擾信號(hào)成分進(jìn)行帶通濾波，將種子穿過(guò)產(chǎn)生信號(hào)的頻率范圍設(shè)為通頻帶，濾除外部和傳感器裝置自身造成的高頻成分干擾信號(hào)和低頻成分干擾信號(hào)；

所述單向整流電路用于利用二極管的單向?qū)щ娞匦詫?duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行整流，對(duì)濾波后的信號(hào)的負(fù)電壓部分進(jìn)行斬波；

所述電壓比較器用于將所述單向整流電路輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂性O(shè)定脈沖寬度的方波，所述方波的時(shí)間寬度跟隨種子穿過(guò)所述平行薄面激光區(qū)域的時(shí)間；

所述電平匹配電路用于對(duì)所述比較電路輸出的信號(hào)方波的上升沿與下降沿的轉(zhuǎn)化過(guò)程進(jìn)行平滑，形成與種子流序列對(duì)應(yīng)的脈沖序列信號(hào)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的折射式薄面激光種子流通用傳感裝置，其特征在于，所述信號(hào)增益電路包括AD620儀表放大器，所述AD620儀表放大器的增益為70倍，采用雙級(jí)放大的模式將毫伏級(jí)的信號(hào)放大至放大器產(chǎn)生截止；所述電壓比較器包括LM393；所述電平匹配電路包括光電耦合器TLP-521，通過(guò)調(diào)整光電耦合器的陰極限流電阻與發(fā)射極限流電阻之間的比例關(guān)系，對(duì)所述比較電路輸出的信號(hào)方波的上升沿與下降沿的轉(zhuǎn)化過(guò)程進(jìn)行平滑，形成與種子流序列對(duì)應(yīng)的脈沖序列信號(hào)。