Способ отделения клубней картофеля от почвенных комков и камней Советский патент 1982 года по МПК A01D33/08 

1

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для использования в устройствах автоматического отделения клубней картофеля от примесей типа почвенных комков, камней и других.

Известен способ распознавания растений от комков почвы и камней, основанный на внесении их в высокочастотное электромагнитное поле чувствительных элементов (датчиков) и замера изменения комплексного сопротивления, причем активную и реактивную составляющие комплексного сопротивления измеряют отдельно, а полученные сигналы усиливают и сравнивают между собой 1.

Этот способ имеет недостаток, заключающийся в том, что требуется сложная электронная схема для его реализации.

Известен также способ отделения клубней картофеля от почвенных комков и камней, включающий перемещение смеси между излучателем электромагнитных волн и приемником, измерение поступающего на приемник сигнала, сравнение его с заданным пороговым значением и преобразование в сигнал управления исполнительным механизмом 2.

Однако этот способ имеет низкую точность отделения вследствие того, что информацией о разделяемых предметах является только изменение амплитуды одной проходящей волны. Но изменение амплитуды волны при прохождении через больщой комок и небольщой клубень может оказаться одинаковой, в результате чего их разделения не происходит.

Цель изобретения - повыщение точности

10 отделения клубней от почвенных комков и камней.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве электромагнитных волн используют кругополяризованные СВЧ-волны, а

15 о принадлежности компонента судят по величине измеренных коэффициента поляризации и угла ориентации эллипса поляризации электромагнитной кругополяризованной СВЧ-волны, прошедщей через компонент смеси.

20

На фиг. 1 изображена схема устройства, реализующего способ отделения клубней картофеля от почвенных комков и камней; на фиг. 2 показана кругополяризованная СВЧ-волна, а - в отсутствии компонента смеси; б - прошедшая через компонент смеси. Устройство содержит генератор 1 модулированных СВЧ-колебаний, поляризатор 2, передающую антенну 3, излучающую поле круговой поляризации, приемную антенну 4, принимающую поле с произвольной поляризацией, поляризационный преобразователь 5, устройство 6 сравнения, пороговое устройство 7 и исполнительный орган 8. Способ отделения клубней картофеля от почвенных комков и камней реализуется устройством, которое работает следующим образом. Поляризатор 2 формирует электромагнитное поле круговой поляризации, которое излучается антенной 3. Если на пути распространения располагается компонент смеси, то у приемной антенны 4 поле (из-за взаимодействия с компонентом) имеет не круговую, а эллиптическую поляризацию. Причем эллиптичность определяется главным образом формой и электрическими свойствами компонента смеси (диэлектрической проницаемостью и тангенсом угла потерь) . Электрические свойства клубней и примесей отличаются сильно, следовательно, сильно отличаются и их эллипсы поляризации. А сигнал эллиптической поляризации можно представить в виде двух ортогональных линейно-поляризационных волн (с взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации), имеющими разные амплитуды и фазы. Амплитуды и фазы этих линейнополяризационных волн определяются поляризационным эллипсом (XHtf),T.e. параметрами компонентов смеси. Изменения значений X и су у прошедшей через компонент смеси кругополяризованной волны объясняется следующим образом. Известно, что волну, круговой (вращающейся) поляризации, излучаемую антенной передатчика, можно представить как суперпозицию двух когерентных линейно поляризованных волн, амплитуды которых равны (Еох Еоу), плоскости поляризации взаимно перпендикулярны,а фазы сдвинуты на угол±л/2, т.е. ЕХ Eox-cos((); Еу Eoy-cos( cot - yZt-|-.), где jBx, у - коэффициенты фазы. Знак перед л/2 определяет направление вращения вектора Е кругополяризованной волны. В отсутствие компонента смеси волна кругополяризированная. Если поместить на пути распространения рассмотренной кругополяризованной волны компонент смеси, то (в результате различных условий прохождения и рассеяния (дифракции) волн ЕХ и Еу) на -выходе компонента волна оказывается эллиптически поляризованной, т.е. ЕОХ Еру, ДЧ, (/yZ±f)-/xZ fПри этом параметры поляризационного эллипса. X и У одназначно связаны с амплитудами и фазами Е и Etj соотношениями: X - / (. 6 |Ef,cos2sr- -EoxEoySin2opaoSAq4-ffybinV .oi LqsjHf q -i-arctg ox t-oi Таким образом, по величинам X и У можно однозначно определить принадлежность компонента (клубень или примесь). Ориентировочные значения коэффициента поляризации для примесей 0,9-0,75, для клубней 0,7-0,4. Таким образом, распознавание компонентов смеси может быть произведено на основе сравнения (анализа) параметров (амплитуд и фаз) парциальных линейно-поляризованных волн. Анализ параметров этих волн производится следующим образом. Принятое антенной 4 эллиптически поляризованное поле расшепляется на ортогональные линейно-поляризованные волны с помощью поляризационного преобразователя, например, поляризационного фильтра 5, которые затем сравниваются с помощью устройства 6 (например, с помощью двойного волноводного Т-моста). Устройство 6 может быть настроено так, что в случае круговой поляризации (отсутствие компонента) на его выходе сигнал отсутствует, а при эллиптической поляризации - пропорционаленяи(||. Уровень срабатывания порогового устройства 7 можно регулировать, что позволяет настроить срабатывание исполнительного органа либо на примесь, либо на клубень. Применение способа позволяет повысить точность и надежность отделения. Формула изобретения Способ отделения клубней картофеля от почвенных комков и камней, включающий перемещение смеси между излучателем электромагнитных волн и приемником, измерение поступающего на приемник сигнала, сравнение его с заданным пороговым значением и преобразование в сигнал управления исполнительным механизмом, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности отделения клубней от почвен1ГЫх комков и камней, в качестве электромагнитных волн используют кругополяризованные СВЧ-волны, а -О принадлежности компонента судят по величине измеренных коэффициента поляризации и угла ориентации эллипса поляризации электромагнитной кругополяризованной СВЧ-волны, прошедшей через компонент

смеси.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 471074, кл. А 01 В 41/06, 1971.

2 Авторское свидетельство СССР № 156794, кл. А 01 D 33/08, 1962.