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农田地面不平度测试装置的设计与试验

作者: 王利娟 闫建国 侯占峰 张永

关键词: 农田地面不平度 不平度测试装置 不平度特征参数

摘要:目前,农田地面不平度的测取并没有成熟的装置和方法,已有的不平度测试存在诸如测试效率不高、田间杂草或作物根茬对测试结果产生影响及测得的地面不平度数据难以与由其引起的农业机械振动数据实时对应等问题.为此,本研究设计开发了一种农田地面不平度测试装置,主要由测试机构和数据采集系统两部分组成,目的是实现农田地面不平度的随车动态测试,并有效解决测试中存在的上述问题.不平度测试装置的有效性由两个尺寸已知的梯形凸台在高粱茬地中进行试验验证,验证结果由凸台轮廓的实际高程与测试高程的均方根误差来衡量.同时,对高粱茬地、马铃薯收获地和田间草地这3种地面的不平度进行了测试,通过分析其时域和频域特征参数来揭示各农田地面的不平度特征.试验验证结果表明:左右凸台的均方根误差RMSE分别为3.4mm和4.5mm,多次试验的最大值都不超过6mm,相对于其自身轮廓的均方根值78.6mm和74.5mm都较小,表明所设计的不平度测试装置适合农田地面的不平度测试.农田不平度测试结果表明,3种农田地面不平度的频率指数W、不平度系数C和均方根值RMS值分别是1.37~1.95,3156~5646(10-8m3-W)和20.7~34.2(10-3m);同一类型农田地面在不同试验段的不平度功率谱密度W值、C值和时域RMS值的变化范围都较大;同一测试段左、 右轮迹上的不平度参数W、C和RMS值的差别在多数情况下也都相对明显;农田地面不平度的频率指数W值均小于2,其平均值为1.75,说明相比ISO 8608所规定的W=2的路面特征,农田地面不平度功率谱密度的低频能量相对较少,高频能量相对增加.


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