طراحی، ساخت و ارزیابی سامانه غیر مخرب فراصوتی برای تعیین تراکم غلات و علوفه به منظور بهینه سازی سرعت پیشروی عملیات برداشت

آگاهی از تراکم محصول در جلوی ماشین برداشت یک فاکتور مهم برای بهینه کردن عملیات داشت و برداشت می باشد و می تواند به طور قابل ملاحظه ای عملکرد آنها را بهبود بخشد. یکی از روش های اندازه گیری تراکم محصول استفاده از روش غیر مخرب فراصوتی است. امواج فراصوت برای انتشار نیاز به محیطی مادی دارند و شاخص های فراصوتی امواج به مشخصات فیزیکی محیطی وابسته است. در این پژوهش یک سامانه غیرمخرب فراصوتی شامل واحد مکانیکی، الکترونیکی و یک کامپیوتر طراحی و ساخته شد. واحد مکانیکی شامل یک جفت مبدل (43khz) که نسبت به هم به طور موازی قرار گرفته اند. واحد الکترونیکی سامانه شامل یک prosonic s fmu90 برای فعال کردن مبدل فرستنده، اسیلوسکوپ دیجیتال، کامپیوتر مجهز به نرم افزار پردازش سیگنال و نرم افزار tnm برای جمع آوری و آنالیز داده ها و یک سیستم اکتساب داده ی ساخته شده با یک میکروکنترلر arm برای آنالیز بیشتر می باشد. این سامانه قادر است یک سیگنال الکتریکی تولید و آنرا به امواج فراصوت تبدیل کند. امواج فراصوت با سطح انرژی معین، از یک طرف به وسیله مبدل فرستنده به درون محصول فرستاده می شود و انرژی منتقل شده به طرف دیگر محصول، توسط مبدل گیرنده دریافت می گردد. سیگنال های ارسالی و دریافتی به اسیلوسکوپ ارسال می شود و اسیلوسکوپ به رایانه متصل می باشد و سیگنال ها به وسیله ی رایانه تجزیه و تحلیل می شود. مقدار کاهش انرژی با تراکم محصول (تعداد ساقه) بین آن دو در ارتباط خواهد بود. سامانه با پردازش سیگنال های ارسالی و دریافتی، شاخص های فراصوتی در حوزه زمان ودر حوزه فرکانس مانند سرعت عبور امواج، ضریب تضعیف، زمان عبور، مقدار دامنه ی ولتاژ و طیف کلی بسامدی را مشخص می کند. یک سیگنال فراصوتی از هارمونیک هایی با فرکانس های هم مضرب و دامنه های مختلف تشکیل شده است برای تخمین توزیع قدرت سیگنال در فرکانس های مختلف از تبدیل فوریه سریع (fft) استفاده شد. به منظور تعیین توانایی سامانه ساخته شده در تعیین تراکم محصول، سامانه با چند تراکم مختلف محصولات زراعی گندم، جو و یونجه ارزیابی شد. برای ارزیابی ارتباط میان تراکم توده ی محصول و شاخص های فراصوتی اندازه گیری شده به وسیله ی سامانه، آنالیز رگرسیون مورد استفاده قرار گرفت. نتایج آزمایشات نشان داد بهترین شاخص فراصوتی که با تراکم محصول در ارتباط است بیشینه دامنه ولتاژ امواج دریافتی است. در نهایت بر اساس بیشینه دامنه ولتاژ، سیگنال های دریافتی پردازش و سرعت متناسب با تراکم محصول برای عملیات برداشت تخمین زده و بر روی یک lcd نمایش داده شد.