水田激光平地机激光接收放大电路的优化设计.pdf

第30卷第14期
农化工程学报
ol.30No.14
2014年7月
I ransactions of the Chincse Socicty of Agricultural Fnginccring
Jul.2014
农业装备工程与机械化
水田激光平地机激光接收放大电路的优化设计
可欣荣2,罗锡文2
(1.华南农业大学工程学院,州510642
2.华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室,广州510642)
摘要:为解决水田激光半地机平地铲高程定位稳定性问题,该文采用试验方法研究了激光接收器的光电转换特
征,对光电转换电路和放大电路参数进行了优化设计。并对影响激光接收器光电转换信号幅位的接收距离、太阳
辐照度噪声、振动噪声与有效激光信号幅值频率等因素开了相关性试验。试验结果表明,随着激光接收距离増
加,按收到激光能量减小,激光光电转换信号幅值随接收距离增加按负指数哀减:随着阳光辐照度增加,光电转
换佳光电池背景电流增加,光电转换效率降低,激光光电转换信号幅值按负指数衰减,而光电转换噪声按指数规
律显著增加:机械振动噪声颍率相对固定在低频段。在试验分析基础上,该文采用硅光电池内部等效电容和外接
电感的直接光电转换电路,将激光脉冲电流信号调制为交流电压信号,优化带通放大电路参数,降低放大电路带
宽对阳光辐照噪声和振动噪声的衰减,以提高激光接收器放大电路的信噪比。进一步间试验表明,当采用定制
的福田KF308发射器旋转烦率为600r/min,设计优化后的激光接收器可满足水田激光平地机的高程可靠定位检
测要求。
关键词:激光;光电;带通放大;平地机
doi:10.39695issn.1002-6819,2014.14.001
中图分类号:S237;S24
文献标识码:A
文章编号:1002-6819(2014)-14-0001-07
可欣荣,罗锡文.水田激光平地机激光接收放大电路的优化设计[J].农业工程学报,2014,30(14)
Ke Xinrong, I u Xiwen. Oplimization design of laser receiver amplification circuit of laser leveler for paddy fieldl.
Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE), 2014, 30(14): 1-7.(in
Chinese with English abstract)
控制系统是依据半地铲的高程偏差,驱动高程液压
油缸实现平地铲高程位置恒值调节的闭环控制系
激光平地技术是20世纪80年代发展起来的一统,激光接收器是水田激光平地机高程偏差检测部
种高科技激光控制与常规机械相结合的土地平整件,其系统的稳定性和抗噪声性能决定了激光平地
新技术,国内外学者多年实践表明:采用激光平机平地铲高程定位精度。在推广示范过程中发现,
地后,田间灌溉效率可由改造前的40%~50%提高接收器的振动和太阳辐照噪声会引起激光接收器
到70%6~80%,土地利用率提高10%,有效提高了输出偶然的错误高程定位数据,影响水田激光平地
农田灌溉水分布的均匀程度和水肥利用效率,有利机的平整质量和工作效率
于化学除草,对提高水稻生产机械化水平有重要意
本文研究了激光接收光电转換电路,利用试验
义2。激光平地机引进和研制初期,激光接收器和分析了激光接收器的激光信号转换规律、激光转换
激光控制器一般采用国外产品,高昂的购置成本限后的有效信号和噪卢烦率特性,对激光接收放大电
制了激光平地机在衣业中的推广の。在国家“863”路结构和参数进行了优化,消除激光接收器错误高
计划支持下,2005年中国农业大学廾始激光接收器程定位信号,提高水田激光平地机高程定位稳定性。
和激光控制器的研制?,华南农业大学作为协作单
位廾始研制水田激光平地机。水田激光平地机高程
激光接收器高程定位工作原理
激光平地机工作时,设置在田边的激光发射器
收稿口期:2014-03-27修订口期:2014-07-0
发送旋转的635mm红色激光信号形成高程基准面,
某金项日:公益性行业(农业)科研令项(201203059);“十二五”
国家科技支计划资助项目(2014BAD07)
激光接收器的光电敏感元件接收到激光信号后,经
作者简介:可欧荣(1970-),男,博士。广州华南农业大学工程学
过光电转换和处理得到平地铲和基准面的高程偏
院南方业机械与装备关键技术教育部重点实验室,510642
差信息。由于水田硬底层高低不平,半地铲姿态发
Email: lanvi00loscua cdu cn
生变化,激光接收器的高程偏差发生相应变化,为
※通信作者:岁锡文(1945一),男,教授,研究方向农业机械化工程
州华南农业大学工程学院南方农业机械与装备关键技术教育部重
了保证激光接收器在高程变化时不丢失激光信号,
点实验,51042。上mail:xihuo(@scau.cdu.cn
根据水田承载强度、软泥层深度10,结合平地机