Устройство для непрерывного определения плотности почвы Советский патент 1992 года по МПК G01N33/24 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к земледелию, и может быть использовано при измерении физико-механических свойств почвы как Объекта обработки почвообрабатывающими машинами.

Обобщенной характеристикой физико- механических свойств почвы как условий работы сельскохозяйственных машин является ее плотность. Под плотностью понимается масса абсолютно сухой почвы, взятой без нарушения ее естественного сложения, в единицах объема.

Цель изобретения - повышение точности определения плотности почвы,,

На фиг.1 изображена схема устройства для непрерывного определения плотности почвы; на фиг.2 - структурная схема задатчиков.

Устройство для непрерывного определения плотности почвы содержит цат чикх1 твердости почвы, систему оценки, включающую блок 2 вычисления среднего значения твердости почвы, первый 3 и второй 4 задатчики значения коэффициентов уравнения регрессии, задатчик 5 влажности почвы, третий задатчик 6

О

ел VJ

00 00

значения свободного члена уравнения регрессии, первый 1 и второй 8 блоки умножения, сумматор У и элемент 111 индикации. Устройство для непрерывного определения плотности почвы реализует следующую зависимость, определенную по предварительному эксперименту:

8 а + bnp+cW, где о плотность почвы, г/см3;

а - свободный член уравнения; т среднее по глубине значение,

твердость почвы, Н/см2; W - влажность почвы, %; Ь,с - коэффициенты уравнения.

При этом величины коэффициентов уравнения регрессии с ,Ь и свободного члена а определяются по информации, полученной в предварительных экспериментах по следующим формулам:

Ou,

1Ы

7 «

-2pu

2

ч

L п

U

ри

We,

К

где а,Ь,с - коэффициенты уравнения

регрессии;

плотность почвы, г/см3; среднее значение твердости почвы, Н/см2; влажность почвы, %; количество результатов наблюдений.

Так как уравнение регрессии есть статически устойчивая связь, полученная в результате эксперимента, то размерность коэффициентов такова, что при умножении коэффициента на соответствующий фактор, T.et твердость почвы - Н/см2 и влажность почвы - % получаем единицы плотности почвы - г/см3 . Физический смысл коэффициентов уравнения регрессии следующий:

а - коэффициент, учитывающий степень ошибки эксперимента;

b - коэффициент, учитывающей степень влияния твердости почвы на ее плотность;

с - коэффициент, учитывающий степень влияния влажности почвы на ее плотность.

В процессе измерения плотности почвы коэффициенты уравнения регрессии не изменяются.

Задатчики 3-b представляют собой известные в аналоговой вычислительно технике усилителя с потенциометром на входе и с резистором в цепи обратной связи и состоят (фиг. 2) из усили

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

теля 11, охваченного обратной связью с резистором 12, потенциометра 13 и резистора 14, установленных на входе усилителя 11. Входы задатчиков соединены с источником постоянного тока.

Набор коэффициентов b и с и свободного члена а уравнения регрессии осуществляется путем перемещения движка потенциометра 13 соответствунщего за- датчика (3,4,. или 6) до получения на выходе напряжения Ugyx (, 5,6), пропорционального набираемому значению коэффициента.

Причем

- г Н КА.С..Т.

ь1х: к R, ьех;

где г - сопротивление части потенциометра 11 от общей точки до движка;

К - полное сопротивление потенциометра 11; Кос - сопротивление резистора 12

обратной связи усилителя 11; К - сопротивление резистора 12

входа усилителя 11;

LT61C. - входное напряжение i-го зада тч и ка .

Для упрощения процедуры набора коэффициентов потенциометры 13 могут быть снабжены шкалой со значениями набираемого коэффициента.

Устройство для определения плотности почвы работает следующим образом.

При настройке устройства с помощью задатчиков 3,4,6 устанавливают значения коэффициентов и свободного члена уравнения регрессии, полученные при проведении предварительных лабораторных и полевых исследований, которые включают получение синхронной информации о средней по г,ысоте слоя продольной твердости почвы, влажности и плотности при работе различных типов почвообрабатывающих машин.

Получение информации о твердости почвы осуществляется прибором для непрерывного определения твердости почвы.

Влажность почвы определяют дискретно прибором АК-11, состоящим из 1(1(1 датчиков, информация о которых усредняется и вводится в задатчик 5 до начала измерения плотности почвы.

Плотность почвы определяют по номограмме, предложенной Литновским.

Расчеты коэффициентов и свободного члена уравнения регрессии проводят путем построения корреляционных таблиц. В силу линейности процессов твердости и плотности почвы и наличия высокой статистической связи козффи- циенты и свободный член уравнения регрессии определяют из известных соотношений. Посредством задлтчика 5 устанавливают значение влажности почвы, предварительно определенное прибором АМ-11.

Устройство определяет плотность почвы по коррелируемым с нею твердое- тн и влажности почвы. Твердость почвы по глубине погружения датчика в нее изменяется. Конструкция датчика твердости предлагаемого устройства позволяет регистрировать среднюю по глубине твердость почвы.

I

При работе устройства датчик 1

твердости протаскивается вдоль обрабатываемого слоя почвы и информация с него, характеризующая среднее по глубине значение твердости почвы, изменяется непрерывно по длине хода машины и поступает на блок 2, где формируется сигнал , пропорциональный среднему значению твердости почвы. Сигналы с блока 2 и адатчика 3 поступают в блок 7 и перемножаются между собой. Выходные сигналы задатчико 4 и 5 перемножаются в блоке И, а выходные сигналы блоков задатчика 6 и блоков 7 8 суммируются сумматором 9. Величина выходного сигнала сумматора 9, пропорциональная значению плотности почвы по ходу движения агрегата, на котором установлен датчик

5

0

5

0

5

0

твердости ПОЧРЫ, отражается и .- иает на элемент 14 индикации.

Устройство позволяет ПОРЫСИТЬ точность определения плотности ночяы за счет учета значение влажности почвы. YcTpoficTBo может быть истользгнл- но на любых типах почвообрабатыпакччих

машин.

Формула изобретения

Устройство для непрерывного orme- деления плотности почвы, содержащее датчик твердости почвы, выходом связанный с первым входом системы оценки, оснащенной блоком настройки, о т л и ч а и щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения плотности почвы, оно снабжено задатчцком влажности почвы, соединен- ным выходом с вторым входом системы оценки, включающей дополнительно три задатчика, блок вычисления среднего значения, два блока умножении и сумматор, при этом вход блока вычисления среднего значения является первым входом системы оценки, а выход подключен к первому входу первого блока умножения, причем второй вход последнего сгязан с выходом перього задатчика, а РЫХОД подключен к первому входу сумматора, при. этом вторым пходом системы оценки является парный вход второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика, а выход связан с вторым входом сумматора, третий вход которого подключен к выходу третьего задатчика, а выход связан с входом блока настройки, выполненного в виде элемента индикации.

Рома ммвоо5р0$ал7ыв&/а- Ufet/ /чаи/мы p(l

Эп

фаг.1

12

W;6

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к земледелию. Цель изобретения - повышение точности определения плотности почвы. В устройстве для непрерывного определения плотности почвы выход датчика твердости почвы соединен с входом блока 2 вычисления- среднего значения твердости почвы. При этом выход блока 2 и выход первого задатчика 3 значения коэффициента управления регрессии через первый блок 7 умножения связан с первым входом сумматора 9, а выход задатчика 5 значения влажности и второго задатчика 4 значения коэффициента уравнения регрессии через второй блок 8 умножения подключен к второму входу сумматора 9. Причем третий вход сумматора 9 соединен с выходом третьего задатчика h значений свободного члена уравнения регрессии. Выход сумматора 9 подсоединен к входу элемента 111 индикации. Функционирование устройства осуществляется в соответствии со следующей формулой: 8 а+Ьпр+с V, где U - плотность почвы, г/см3, а - свободный член уравнения регрессии, Гор - твердость почвы, Н/см2; W - влажность почвы, %; Ь, с - коэффициенты уравнения регрессии. Результат вычисления можно визуально фиксировать по показаниям элемента Ю индикации. 2 ил. г /)

На

oLa

K

т

fac

Ј

to

-o