本文根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對顆粒肥料的施播量測量的需求,以微波多普勒效應(yīng)為基本原理,設(shè)計了顆粒肥料流量檢測系統(tǒng)。通過研究微波多普勒信號的頻率、濃度與顆粒肥料質(zhì)量流量的關(guān)系,對多普勒信號進行濾波去噪、頻帶細化、閾值譜峰搜尋等算法分析,優(yōu)化系統(tǒng),實現(xiàn)微波多普勒法在農(nóng)業(yè)施肥中的應(yīng)用。通過施肥作業(yè)中顆粒肥料流量的實時監(jiān)測,為精量施肥提供理論與數(shù)據(jù)支持,對促進精量施肥機械化自動化發(fā)展具有重要意義。本文從理論分析、算法研究、模型改進及試驗處理等方面,對顆粒肥料質(zhì)量流量測量進行了深入的研究。1.對三種顆粒肥料進行物理力學(xué)特性分析以磷酸二銨、尿素和氮鉀復(fù)合肥為研究對象,通過實驗測得肥料顆粒的物理特性和力學(xué)特性。三種顆粒肥料球形度均為80%以上,出廠時顆粒肥含水率最高不超過2.35%,顆粒密度最高為1.53g/cm³,容積密度最高為1.67g/cm³,休止角最大為38.5°。顆粒肥料的含水率與剛度系數(shù)和破碎力成反比。2.構(gòu)建多普勒回波信號與顆粒肥料的下落速度、排肥管道顆粒濃度的關(guān)系根據(jù)多普勒回波信號中所包含的頻率及能量信息特征,得到頻率與顆粒肥料下落速度、功率與排肥管...

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 顆粒物料流量測量方法
        1.2.2 多普勒信號頻譜分析算法
        1.2.3 微波多普勒信號濾波去噪方法
        1.2.4 微波多普勒信號頻率解算及譜峰搜尋算法
    1.3 存在的問題
    1.4 主要研究內(nèi)容
    1.5 技術(shù)路線
2 顆粒肥料物理和力學(xué)性質(zhì)試驗
    2.1 試驗材料及方法
    2.2 顆粒肥物理力學(xué)特性測定
        2.2.1 顆粒肥的形狀及幾何平均等效粒徑的測定
        2.2.2 顆粒肥含水率的測定
        2.2.3 顆粒肥密度的測定
        2.2.4 顆粒肥休止角的測定
        2.2.5 顆粒肥料剛度系數(shù)的測定
    2.3 本章小結(jié)
3 微波多普勒顆粒肥料流量測量
    3.1 微波多普勒效應(yīng)原理
    3.2 顆粒肥料質(zhì)量流量的計算
        3.2.1 顆粒肥料質(zhì)量流量定義
        3.2.2 顆粒肥料質(zhì)量流量測量方法
    3.3 顆粒肥料速度測量原理
        3.3.1 微波多普勒頻率
        3.3.2 微波多普勒信號頻譜分析算法
        3.3.3 Zoom-FFT對顆粒肥料速度的分析
    3.4 顆粒肥料濃度測量原理
        3.4.1 微波多普勒功率
        3.4.2 微波多普勒信號功率譜估計
    3.5 微波多普勒顆粒肥料測量系統(tǒng)設(shè)計
        3.5.1 顆粒肥料質(zhì)量流量檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        3.5.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
    3.6 本章小結(jié)
4 基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(EMD)的微波多普勒信號小波閾值濾波去噪
    4.1 經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(EMD)
        4.1.1 經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解原理
        4.1.2 時空濾波分析
        4.1.3 IMF的模態(tài)混疊分量識別
    4.2 微波多普勒信號模態(tài)混疊分量的小波去噪
        4.2.1 小波變換的基本原理
        4.2.2 模態(tài)混疊分量的小波閾值去噪
    4.3 微波多普勒信號重構(gòu)
    4.4 基于EMD-Wavelet方法的微波多普勒信號濾波去噪
        4.4.1 微波多普勒信號的EMD分解
        4.4.2 模態(tài)混疊分量的確定
        4.4.3 EMD與小波閾值去噪結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
5 微波多普勒信號的頻率解算及閾值譜峰搜尋算法
    5.1 頻譜分析過程中的誤差
    5.2 復(fù)調(diào)制細化算法
    5.3 窗函數(shù)的選擇
    5.4 Zoom-FFT細化譜閾值譜峰搜尋
        5.4.1 閾值譜峰搜尋及閾值設(shè)置
        5.4.2 顆粒肥料下落速度測量
        5.4.3 顆粒肥料質(zhì)量流量功率譜密度計算
    5.5 本章小結(jié)
6 顆粒肥料質(zhì)量流量臺架試驗
    6.1 單通道顆粒肥流量測量
        6.1.1 速度測量試驗
        6.1.2 濃度計算
        6.1.3 混合顆粒肥料質(zhì)量流量測量
    6.2 多路顆粒肥料流量測量
        6.2.1 試驗設(shè)備
        6.2.2 車載終端人機界面
        6.2.3 多路排肥一致性試驗
        6.2.4 排肥管空堵試驗
    6.3 本章小結(jié)
7 系統(tǒng)設(shè)計與田間試驗
    7.1 測量系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
    7.2 試驗時間、地點、內(nèi)容
    7.3 試驗材料及施肥作業(yè)
    7.4 試驗結(jié)果
        7.4.1 作業(yè)面積的統(tǒng)計
        7.4.2 施肥量統(tǒng)計分析
        7.4.3 排肥管空堵情況試驗
    7.5 本章小結(jié)
8 結(jié)論與創(chuàng)新
    8.1 結(jié)論
    8.2 創(chuàng)新點
    8.3 展望
參考文獻
致謝
作者簡介



本文編號：3826990