據(jù)預(yù)先標(biāo)定的 發(fā)射探頭到翻轉(zhuǎn)準(zhǔn)準(zhǔn)尖的距離，相減，即可計(jì)算出需要的準(zhǔn)地深度數(shù)值；
[0039] F.當(dāng)翻轉(zhuǎn)準(zhǔn)進(jìn)入下一行作業(yè)，同時(shí)準(zhǔn)面進(jìn)行翻轉(zhuǎn)時(shí)，可W通過(guò)兩對(duì)超聲波接收探 頭中另一對(duì)超聲波接收探頭繼續(xù)按照A、B、C、D、E步驟進(jìn)行測(cè)量。
[0040] 本發(fā)明技術(shù)方案中的翻轉(zhuǎn)準(zhǔn)準(zhǔn)深測(cè)量方法，可W應(yīng)用在不同種類(lèi)的拖拉機(jī)和翻轉(zhuǎn) 準(zhǔn)上，只需在固定支架上進(jìn)行稍許改動(dòng)即可。
[0041] 參見(jiàn)圖1，翻轉(zhuǎn)準(zhǔn)準(zhǔn)深測(cè)量系統(tǒng)，包括超聲波發(fā)射探頭巧日一對(duì)超聲波發(fā)射探頭 4)、接收探頭(如第二對(duì)超聲波接收探頭2、第一對(duì)超聲波接收探頭5)、發(fā)射控制器HLB(如 禪準(zhǔn)監(jiān)控器3)和接收控制器HLA(如主機(jī)禪準(zhǔn)監(jiān)控器1)，W及相關(guān)連接線(xiàn)。HLA第一組連 接線(xiàn)，連接4個(gè)接收探頭，每個(gè)探頭3線(xiàn)。包括VDD、GND、REC，共計(jì)12根。HLA第二組連接 線(xiàn)，連接HLB，5 線(xiàn)，包括VDD，GND，485A，485B，SYNC。
[0042] A.發(fā)射控制器HLB啟動(dòng)一次測(cè)量周期(一個(gè)測(cè)量周期為I秒鐘)，首先通過(guò)發(fā)射探 頭發(fā)射1組8個(gè)周期的40K頻率的超聲波，在發(fā)射波形的信號(hào)沿，同步通過(guò)連接線(xiàn)電平，將 發(fā)射起始信號(hào)通知到HLA，空間超聲波信號(hào)將會(huì)通過(guò)一段時(shí)間到達(dá)接收探頭(該里安裝的是 高低不同的2個(gè)探頭，通過(guò)角度的調(diào)整，使得發(fā)射探頭在2個(gè)接收探頭的中間位置，相互夾 角小于15度，就可W保證接收效果)。而起始信號(hào)，因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)連接線(xiàn)直連進(jìn)行信號(hào)傳遞的， 因而可W認(rèn)為沒(méi)有任何時(shí)延。
[0043] B.接收控制器HLA，通過(guò)中斷接收到發(fā)出指示后；啟動(dòng)自己的定時(shí)器，并開(kāi)始循環(huán) 掃描2個(gè)接收探頭的信號(hào)，等待獲取到接收探頭的超聲波信號(hào)接收指示。接收控制器HLA 通過(guò)直連線(xiàn)，接入接收探頭的2個(gè)信號(hào)指示腳，一旦接收到40K頻率的空間信號(hào)后，即在該 信號(hào)線(xiàn)上給出指示電平。根據(jù)我們測(cè)算，一般翻轉(zhuǎn)準(zhǔn)上探頭到拖拉機(jī)上的探頭距離在3米 之類(lèi)。我們選用的發(fā)射探頭功率較大，可W達(dá)到10米W上的傳輸接收距離，因而在5米W 內(nèi)的測(cè)距范圍，都可W正常使用。不會(huì)出現(xiàn)接收不到和干擾的情況。
[0044] C.控制器根據(jù)發(fā)射到接收的時(shí)間差，精確到微秒級(jí)別（uS)，根據(jù)超聲波在空間傳 輸?shù)乃俣?通常是340m/s)，精確計(jì)算出超聲波發(fā)射探頭到兩對(duì)超聲波接收探頭中一對(duì)超聲 波接收探頭的第一距離Ll和第二距離L2 ;圖2為時(shí)序圖說(shuō)明。L=TX340 (米)，T為超聲波 在空間傳播的時(shí)間，340為超聲波在空間傳播的速度。
[0045] D.根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的兩對(duì)超聲波接收探頭中一對(duì)超聲波接收探頭在拖拉機(jī)上安裝 的第一高度Hl和第二高度肥，通過(guò)數(shù)學(xué)模型公式，即可計(jì)算出超聲波發(fā)射探頭距地面的高 度；由于接收探頭安裝在拖拉機(jī)后輪上方位置，本身拖拉機(jī)的自重和輪胎的重量都非常大， 基本可W將地表附著物壓平，因而提前標(biāo)定的高度H1/H2在實(shí)際作業(yè)時(shí)，都是非常準(zhǔn)確的， 不會(huì)發(fā)生變化，因而測(cè)量精度可W得到有效保障。同時(shí)通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用T型金屬支架， 一方面容易固定安裝，另外一方面使得標(biāo)定高度，不會(huì)在作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)變化。
[0046]當(dāng)翻轉(zhuǎn)準(zhǔn)翻轉(zhuǎn)在左側(cè)時(shí)如圖1所示，一對(duì)超聲波發(fā)射探頭中的一個(gè)超聲波發(fā)射探 頭工作，需要面向第一對(duì)超聲波接收探頭；安裝要盡量確保一對(duì)超聲波發(fā)射探頭、第一對(duì)超 聲波接收探頭在一個(gè)平面內(nèi)。當(dāng)翻轉(zhuǎn)準(zhǔn)翻轉(zhuǎn)在右側(cè)時(shí)，一對(duì)超聲波發(fā)射探頭中的另一個(gè)超 聲波發(fā)射探頭工作，需要面向第二對(duì)超聲波接收探頭；安裝要盡量確保一對(duì)超聲波發(fā)射探 頭中的另一個(gè)超聲波發(fā)射探頭和第二對(duì)超聲波接收探頭在一個(gè)平面內(nèi)。
[0047] 數(shù)學(xué)建模示意圖，參見(jiàn)圖3。S角形SP1P2使用余弦定理如下：
[0048]
[0049] S角形SP1P3使用余弦定理如下；
[0化日]
股，發(fā)射探頭到翻轉(zhuǎn)準(zhǔn)準(zhǔn)尖的距離?；?，準(zhǔn)尖入地深度，即 準(zhǔn)地深度，我們整個(gè)系統(tǒng)測(cè)量的準(zhǔn)深數(shù)據(jù)。
[0化1] 綜合W上兩式得：
[0化2]
[0化5] E，結(jié)合氣溫等影響因子，計(jì)算偏差值，得出校正后的準(zhǔn)確高度H，根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的 發(fā)射探頭到翻轉(zhuǎn)準(zhǔn)準(zhǔn)尖的距離，相減，即可計(jì)算出需要的準(zhǔn)地深度數(shù)值；
[0056] 溫度對(duì)測(cè)量的影響及糾正方法；
[0057] 在空氣中，聲速會(huì)隨著空氣的溫度而有所變化，關(guān)系如下：
[005引
[0059] T;攝氏溫度
[0060] V;在TC時(shí)的聲速，單位m/s
[0061] 由上述公式可知，在溫度15°C時(shí)，聲速約為340m/s，該也是默認(rèn)采用的聲速。如果 實(shí)際溫度為T(mén)，但計(jì)算距離時(shí)使用的溫度為T(mén)+dt，則誤差系數(shù):
[0062]
[0067] 下表是準(zhǔn)深20cm時(shí)，化取不同值時(shí)的誤差，其中化=15-T表示當(dāng)前溫度 與15°C的差值，即計(jì)算距時(shí)時(shí)，不考慮溫度對(duì)聲速的影響，固定使用15 °C時(shí)的聲速。
[0068] 由上表可知，如果不考慮溫度對(duì)聲速的影響，帶來(lái)的誤差還是比較大的，(TC時(shí)會(huì) 相差7個(gè)多cm。如果溫度誤差控制在5°CW內(nèi)，誤差可減小到Icm左右。
[0069] 通過(guò)誤差分析，我們將溫度和傳輸速度的對(duì)應(yīng)表存于控制器HLA中的flash內(nèi)，同 時(shí)通過(guò)農(nóng)機(jī)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程將作業(yè)時(shí)的溫度數(shù)據(jù)定時(shí)（30分鐘一次）傳遞到HLA中，通過(guò) 查詢(xún)對(duì)比表，獲取實(shí)際的傳輸速度，糾正Ll和12,最終得到精準(zhǔn)的準(zhǔn)深數(shù)據(jù)。
[0070] F.當(dāng)翻轉(zhuǎn)準(zhǔn)進(jìn)入下一行作業(yè)，同時(shí)準(zhǔn)面進(jìn)行翻轉(zhuǎn)時(shí)，可W通過(guò)兩對(duì)超聲波接收探 頭中另一對(duì)超聲波接收探頭繼續(xù)按照A、B、C、D、E步驟進(jìn)行測(cè)量。
[0071] 最后應(yīng)說(shuō)明的是；W上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可 W對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種翻轉(zhuǎn)犁犁深測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括牽引式連接的拖拉機(jī)和翻轉(zhuǎn)犁，安裝在 所述拖拉機(jī)的駕駛室內(nèi)的主機(jī)鏵犁監(jiān)控器，安裝在所述翻轉(zhuǎn)犁靠近拖拉機(jī)處的鋼板中間位 置處的鏵犁監(jiān)控器，安裝在所述拖拉機(jī)后車(chē)輪處的超聲波接收組件，以及安裝在所述翻轉(zhuǎn) 犁靠近拖拉機(jī)處的鋼板底部位置處的超聲波發(fā)射組件； 所述超聲波接收組件與主機(jī)鏵犁監(jiān)控器連接所述超聲波發(fā)射組件與超聲波接收組件 無(wú)線(xiàn)連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的翻轉(zhuǎn)犁犁深測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲波發(fā)射組件，具 體包括安裝在所述翻轉(zhuǎn)犁靠近拖拉機(jī)處的鋼板中間位置處上方的第一超聲波發(fā)射探頭，以 及安裝在所述翻轉(zhuǎn)犁靠近拖拉機(jī)處的鋼板中間位置處下方的第二超聲波發(fā)射探頭。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的翻轉(zhuǎn)犁犁深測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一超聲波發(fā)射探 頭的發(fā)射面與水平面呈45度角朝向前下方設(shè)置；和/或，第二超聲波發(fā)射探頭的發(fā)射面與 水平面呈45度角朝向前上方設(shè)置。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的翻轉(zhuǎn)犁犁深測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲波 接收組件，具體包括分別靠近所述拖拉機(jī)的兩個(gè)后輪設(shè)置的第一對(duì)超聲波接收探頭和第二 對(duì)超聲波接收探頭。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的翻轉(zhuǎn)犁犁深測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一對(duì)超聲波接收 探頭，進(jìn)一步包括安裝在所述拖拉機(jī)的兩個(gè)后輪中位于左側(cè)輪胎處、且上下設(shè)置的第一超 聲波接收探頭和第二超聲波接收探頭。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的翻轉(zhuǎn)犁犁深測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第二對(duì)超聲波接收 探頭，進(jìn)一步包括安裝在所述拖拉機(jī)的兩個(gè)后輪中位于右側(cè)輪胎處、且上下設(shè)置的第三超 聲波接收探頭和第四超聲波接收探頭。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種翻轉(zhuǎn)犁犁深測(cè)量系統(tǒng)，包括：牽引式連接的拖拉機(jī)和翻轉(zhuǎn)犁，安裝在所述拖拉機(jī)的駕駛室內(nèi)的主機(jī)鏵犁監(jiān)控器，安裝在所述翻轉(zhuǎn)犁靠近拖拉機(jī)處的鋼板中間位置處的鏵犁監(jiān)控器，安裝在所述拖拉機(jī)后車(chē)輪處的超聲波接收組件，以及安裝在所述翻轉(zhuǎn)犁靠近拖拉機(jī)處的鋼板底部位置處的超聲波發(fā)射組件；所述超聲波接收組件與主機(jī)鏵犁監(jiān)控器連接所述超聲波發(fā)射組件與超聲波接收組件無(wú)線(xiàn)連接。本實(shí)用新型所述翻轉(zhuǎn)犁犁深測(cè)量系統(tǒng)，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、實(shí)時(shí)性差和測(cè)量精度低等缺陷，以實(shí)現(xiàn)人工勞動(dòng)強(qiáng)度小、實(shí)時(shí)性好和測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】G01S13/88
【公開(kāi)號(hào)】CN204679634
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520418143
【發(fā)明人】岳鵬飛, 趙濤, 唐律, 葉宏
【申請(qǐng)人】新疆新朗迪科技發(fā)展有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年6月17日