專利名稱：樹木振動動態(tài)特性傳遞試驗測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測試裝置，用于測試樹木振動系統(tǒng)動態(tài)特性(頻率、相位角、幅值、加速度等)傳遞的裝置，屬于農(nóng)林業(yè)果樹采收設(shè)備測試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代林果產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)林業(yè)的重要組成部分，采收作業(yè)是林果產(chǎn)業(yè)中的重要環(huán)節(jié)；其采收效率的高低決定了林果產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益。目前，國外主要林果生產(chǎn)國一般都實現(xiàn)了林果采收機械化，國內(nèi)林果采收作業(yè)逐步趨于機械化，而樹木振動動態(tài)特性傳遞研究對提高果實采收效率有重大的意義，國內(nèi)在此方面的研究甚少，因此，對樹木動態(tài)特性傳遞的準確把握，為設(shè)計出更高效率的采摘系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于:針對現(xiàn)代林果采收作業(yè)及提高林果采收效率的實際需求，提出了一種激振樹干某一位置，測試樹木上不同點三維響應(yīng)的動態(tài)特性參數(shù)(頻率、相位角、幅值、加速度等)、樹干受迫振動響應(yīng)中心的軌跡曲線及各級側(cè)枝響應(yīng)的頻譜特性等多項測試功能的樹木振動動態(tài)特性傳遞試驗測試裝置。為了達到上述目的，本實用新型的樹木振動動態(tài)特性傳遞試驗測試裝置包括:激振裝置、固定裝置、及振動測試裝置；所述激振裝置是指在試驗過程中向樣品樹提供不同激振頻率產(chǎn)生不同激振力的裝置，振動電機或激振器均能產(chǎn)生激振力，若選用振動電機，應(yīng)配套選用變頻器調(diào)節(jié)激振頻率，其中振動電機通過夾持板固定在樹干上，若選用激振器(電動式激振器)，應(yīng)配套選用信號發(fā)生器及功率放大器，通過改變信號發(fā)生器發(fā)出的信號，包括正弦信號、函數(shù)信號、脈沖信號等，可以獲得不同形式及不同頻率的激振力，激振器通過激振連桿作用于樹干上，既保證激振力的傳遞又大大減小對被激樹木的附加約束；所述固定裝置是指在試驗過程中固定并夾緊樣品樹的裝置，包括底座和夾緊機構(gòu)，底座的作用是固定樣品樹底端，并確保在試驗過程中不產(chǎn)生任何移動，夾緊機構(gòu)為絲杠螺栓夾緊機構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)手柄可裝拆樣品樹；若是室外活樹實驗則無需固定裝置；所述振動測試裝置包括振動加速度測試裝置及振動位移測試裝置，振動加速度測試裝置是指在實驗過程中測試樣品樹不同點、不同方向振動加速度的裝置，包括壓電加速度傳感器、電荷放大器、USB數(shù)據(jù)采集器(A/D轉(zhuǎn)換器)、筆記本電腦及振動測試系統(tǒng)軟件；振動位移測試裝置是指在實驗過程中測試樣品樹某個點振動位移的裝置，包括激光位移傳感器、USB數(shù)據(jù)采集箱、12V穩(wěn)壓電源及數(shù)據(jù)采集軟件。測試時，樣品樹樹干底端置于底座的孔穴內(nèi)，采用夾緊機構(gòu)對樹干進行夾緊，將若干個木銷插入樹干底端與孔穴側(cè)面的空隙內(nèi)進一步穩(wěn)定樹干，選用激振裝置，將振動電機或激振器固定在樣品樹的激振點位置，激振點位置可調(diào)，加速度傳感器和激光位移傳感器采集的模擬信號，通過USB數(shù)據(jù)采集設(shè)備轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)類型輸入電腦，振動測試系統(tǒng)軟件或數(shù)據(jù)采集軟件對采集到的信號進行分析，設(shè)定加速度傳感器和激光位移傳感器的位置，并將加速度傳感器固定在測點位置上，位移傳感器安裝固定在設(shè)定位置處，即可測得樣品樹不同點的振動響應(yīng)值，通過數(shù)據(jù)處理，從而獲得樹木動態(tài)響應(yīng)的傳遞特性，為設(shè)計更高效率的采收機械提供一定的依據(jù)。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。

圖1(a) (b)為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型實施例一結(jié)構(gòu)示意圖。室內(nèi)樣品樹振動位移測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型實施例二結(jié)構(gòu)示意圖。室內(nèi)樣品樹振動加速度測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型室外活樹振動測試實驗測試裝置圖。
具體實施方式
實施例一本實施例為樹木振動動態(tài)特性傳遞試驗測試裝置，其主要功能是完成對樹木上不同點三維響應(yīng)的動態(tài)特性參數(shù)(頻率、相位角、幅值、加速度等)的測試，得到樹木振動動態(tài)特性傳遞的規(guī)律。其結(jié)構(gòu)如圖1(a) (b)所示，圖(a)、圖(b)分別選用了不同激振裝置，其中圖(a)的激振裝置包括信號發(fā)生器1，功率放大器2及激振器3，圖(b)的激振裝置包括變頻器I (I)、滑輪機構(gòu)2(1)及振動電機3(1)，測試裝置還包括固定裝置4、加速度傳感器5、電荷放大器9、USB數(shù)據(jù)采集器11 (A/D轉(zhuǎn)換器)、激光位移傳感器6、12V穩(wěn)壓電源8、USB數(shù)據(jù)采集箱10以及安裝了位移、加速度數(shù)據(jù)采集軟件的筆記本電腦12，激光位移傳感器6安裝在三腳架上7。當測試樣品樹在樹干處受不同頻率激振時，可測試樣品樹樹干部位不同高度、不同方向的振動幅值或動態(tài)位移，振動位移測試裝置如圖2所示，將樣品樹的底端豎直放置在底座4-3的孔穴里，并將若干個木銷4-4塞入樹干底端與孔穴側(cè)面的空隙內(nèi)，對樣品樹下端進行夾緊固定，絲杠螺栓夾緊機構(gòu)4-2對樹干進行夾緊，根據(jù)樣品樹干部直徑的大小調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)手柄4-1，直至樣品樹被夾緊，12V穩(wěn)壓電源8供電激光位移傳感器6，激光位移傳感器固定在三腳架7上，通過調(diào)節(jié)三腳架的高低及角度，可以測試樣品樹不同高度、不同方向的振動位移，USB數(shù)據(jù)采集箱10通過USB數(shù)據(jù)線與筆記本電腦12連接，將振動電機3 (I)固定在試驗設(shè)定的樣品樹的激振點位置，為了減小振動電機自重對測試結(jié)果的影響，故設(shè)計了如圖所示的滑輪機構(gòu)2(1)，測試過程中，通過調(diào)節(jié)變頻器1(1)，測試不同頻率下樣品樹的振動位移，測試結(jié)束后，將采集到的信號，通過數(shù)據(jù)采集軟件分析及處理，可以直觀的顯示振動位移與時間的曲線圖，并能顯示振動位移的幅值大小及振動相位角。實施例二根據(jù)實施例一所述的測試系統(tǒng)的固定裝置，樣品樹振動加速度測試裝置如圖3所示，激振器3通過激振連桿3-1作用樹干激振點處，信號發(fā)生器I的信號通過功率放大器2放大后，經(jīng)由激振器3產(chǎn)生不同形式(正弦信號、脈沖信號、函數(shù)信號等)及不同頻率的激振力，加速度傳感器5通過配用數(shù)據(jù)線與電荷放大器9的信號采集通道相連，根據(jù)試驗所需加速度傳感器的個數(shù)選用不同通道的電荷放大器，電荷放大器通過USB數(shù)據(jù)采集器11 (A/D轉(zhuǎn)換器)將采集到的信號輸入筆記本電腦12，由于傳感器不能直接安裝在樹干或樹枝上，故加工了一系列材質(zhì)輕、表面光滑的木塊，先將傳感器通過螺栓固定在木塊上，根據(jù)試驗所需測試點的方向，木塊通過熱熔膠固定在樹干或樹枝的測試點上，可同時研究不同路徑傳遞特性，如圖路徑1、路徑II和路徑III，測試過程中，通過改變信號發(fā)生器I發(fā)出的信號，得到不同激振力下，樹干或樹枝各測試點的振動加速度，測試結(jié)束后，通過振動測試系統(tǒng)軟件對采集到的信號進行處理和分析，可以獲得樹干或樹枝上各測試點的加速度隨時間變化的曲線圖、各測試點頻譜分析圖、運動軌跡圖等，曲線圖中可以標注峰值、峰峰值、有效值等數(shù)據(jù)，獲得的數(shù)據(jù)可通過EXCEL導出，便于編輯使用。實施例三樹木振動動態(tài)特性傳遞試驗測試裝置的室外試驗如圖4所示，由振動采收機I自帶的偏心塊式振動電機2提供激振力，其它實施步驟與實施例一、實施例二相同。該樹木振動動態(tài)特性傳遞試驗測試裝置測試內(nèi)容多，測試時，位移傳感器和加速度傳感器測試信號傳輸?shù)接嬎銠C中，通過分析軟件自動處理,直接顯示測試點振動位移、振動加速度隨時間變化的性能參數(shù)特性曲線，以圖表形式將試驗報告打印輸出。本實施樹木振動動態(tài)特性傳遞試驗測試裝置設(shè)計符合國家相關(guān)標準和ISO標準。其性能參數(shù)如下:除上述實施例外，本實用新型還可以有其它實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種樹木振動動態(tài)特性傳遞試驗測試裝置，其特征是由激振裝置、固定裝置、振動位移測試裝置和振動加速度測試裝置組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述樹木振動動態(tài)特性傳遞試驗測試裝置，其特征在于:振動位移測試裝置連接方式:位移傳感器、12V穩(wěn)壓電源、USB數(shù)據(jù)采集箱及筆記本電腦順序連接；振動加速度測試裝置連接方式:加速度傳感器、電荷放大器、USB數(shù)據(jù)采集器及筆記本電腦順序連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的樹木振動動態(tài)特性傳遞試驗測試裝置，其特征在于:所述振動位移測試裝置采用三腳架固定位移傳感器，三腳架平穩(wěn)且可調(diào)任意高度，通過旋轉(zhuǎn)三腳架上的連接桿可以測試不同方向的振動位移。
專利摘要本實用新型涉及一種測試裝置，用于測試樹木振動系統(tǒng)動態(tài)特性傳遞的裝置，屬于農(nóng)林業(yè)果樹采收設(shè)備測試技術(shù)領(lǐng)域。該測試裝置包括固定裝置、激振裝置、振動加速度測試裝置和振動位移測試裝置。測試時，樣品樹樹干底端置于底座的孔穴內(nèi)，采用夾緊機構(gòu)對樹干進行夾緊；選用激振裝置，將振動電機或激振器固定在樣品樹的激振點位置，激振點位置可調(diào)；加速度傳感器和激光位移傳感器采集的模擬信號，通過USB數(shù)據(jù)采集設(shè)備轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)類型輸入電腦，設(shè)定加速度傳感器和激光位移傳感器的位置，即可測得樣品樹不同點的振動響應(yīng)值，通過數(shù)據(jù)處理，從而獲得樹木動態(tài)響應(yīng)的傳遞特性，為設(shè)計更高效率的采收機械提供一定的依據(jù)。
文檔編號G01N29/04GK203053919SQ20122052369
公開日2013年7月10日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者許林云, 翁凌云, 王長勤 申請人:南京林業(yè)大學