專(zhuān)利名稱：一種粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量?jī)x，特別是一種粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè) 量?jī)x，屬于傳感器檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量技術(shù)是保證物料保存質(zhì)量、精確確定加工工藝、節(jié)能增效 等方面必不可少的技術(shù)環(huán)節(jié)。而粉粒農(nóng)業(yè)物料水分傳感器和測(cè)量?jī)x器則是實(shí)現(xiàn)成品品質(zhì)保 障的重要技術(shù)手段。已有的混合料水分檢測(cè)方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)燒結(jié)混合料水分進(jìn)行測(cè)量。但實(shí)際生產(chǎn) 中，粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量的技術(shù)還有待研發(fā)。可用于粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量的方法有 直接法和間接法兩大類(lèi)，具體實(shí)現(xiàn)方法千差萬(wàn)別，熱干燥法、快速失重法、中子測(cè)定法、電測(cè) 法、紅外線水分測(cè)量方法都是粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量技術(shù)中常用的方法。其應(yīng)用較多的主 要是電測(cè)法，電測(cè)法又分為電導(dǎo)式和電容式兩種。其主要原理是通過(guò)濕度傳感器測(cè)量出電 導(dǎo)率、介電常數(shù)等與水分有關(guān)的物理量，經(jīng)轉(zhuǎn)換求出物料的水分值。粉粒農(nóng)業(yè)物料的粒徑、吸濕性、分散度、休止角等特性影響到測(cè)量精度和準(zhǔn)確度， 同時(shí)損害測(cè)量?jī)x器。而電導(dǎo)式測(cè)量法為接觸式測(cè)量，且當(dāng)物料含水量很低時(shí)，電阻很大，這 就會(huì)導(dǎo)致測(cè)量電路復(fù)雜化，并易受外來(lái)噪聲和漏阻的影響。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量?jī)x，該水分測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、成本低、操作方便、精度高、且測(cè)量速度快。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，這種粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量?jī)x包括高頻信號(hào) 源、傳輸線等效網(wǎng)絡(luò)電路、傳感器探頭、檢波電路、差動(dòng)放大電路T和微控制單元，所述傳輸 線等效網(wǎng)絡(luò)電路的一端連接高頻信號(hào)源，另一端連接所述傳感器探頭，所述傳感器探頭，插 入待測(cè)粉粒農(nóng)業(yè)物料中，用于在接收所述高頻信號(hào)后，在其始端和末端進(jìn)行反射，分別產(chǎn)生 兩路高頻反射信號(hào)；所述兩個(gè)檢波電路分別連接在傳輸線等效網(wǎng)絡(luò)電路的兩端，用于對(duì)所 述傳感器探頭產(chǎn)生的兩路高頻反射信號(hào)進(jìn)行檢波和采樣，得到采樣后的兩路高頻反射信 號(hào)；所述差動(dòng)放大電路與所述檢波電路的輸出端相連；微控制單元，與所述高頻檢測(cè)電路 連接，用于根據(jù)采樣后的兩路高頻反射信號(hào)得到粉粒農(nóng)業(yè)物料水分含水量。根據(jù)本實(shí)用新型所述的粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量?jī)x，其特點(diǎn)在于所述傳感器探頭為 同心圓柱型，便于插入粉粒農(nóng)業(yè)物料中，且有效減小了邊緣效應(yīng)的影響。在所述的粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量?jī)x中的檢波電路包括延時(shí)電路，由微控制單元 控制輸出固定延時(shí)信號(hào)；濾波電路，用于對(duì)傳輸線等效網(wǎng)絡(luò)電路上疊加后的兩路高頻信號(hào) 進(jìn)行濾波，濾除掉不需要的成分或噪聲；采樣保持電路，在所述延時(shí)電路產(chǎn)生固定延時(shí)信號(hào) 的同時(shí)，對(duì)濾波后的兩路高頻信號(hào)進(jìn)行采樣，得到滿足要求的兩路高頻信號(hào)。在本實(shí)用新型所述的粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量?jī)x中，有連接在所述檢波電路和微控制單元之間的A/D轉(zhuǎn)換電路，所述A/D轉(zhuǎn)換電路將采樣后的兩路高頻反射信號(hào)進(jìn)行模/數(shù) 轉(zhuǎn)換后，發(fā)送到所述微控制單元。這種粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量?jī)x，其還包括與所述微控制單元連接的數(shù)據(jù)顯示電路。在本實(shí)用新型所述的粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量?jī)x中，所述微控制單元的數(shù)碼管用于 顯示粉粒農(nóng)業(yè)物料的水分值。在本實(shí)用新型所述的粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量?jī)x中，與所述微控制單元連接的數(shù)據(jù) 傳輸電路，用于接收所述微控制單元發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)傳輸?shù)脚c該數(shù)據(jù)傳輸電路 連接的設(shè)備。采用電容式濕度傳感器探頭測(cè)量水分含量的原理是基于粉粒農(nóng)業(yè)物料的相對(duì)介 電常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水。對(duì)于粉粒農(nóng)業(yè)物料而言，它的相對(duì)介電常數(shù)在常溫為1.8-2. 2，而水在 16. 3°C時(shí)，其介電常數(shù)高達(dá)81. 5，在其他溫度下也在80左右。粉粒農(nóng)業(yè)物料含水量的多少 直接影響其介電常數(shù)的變化，這樣就可以以粉粒農(nóng)業(yè)物料做成電容器的極板間介質(zhì)，當(dāng)電 容器的極板面積、板間距離為定值時(shí)，通過(guò)測(cè)量該電容其的電容值變化即可測(cè)出粉粒農(nóng)業(yè) 物料的相對(duì)介電常數(shù)ε值，從而可求得被測(cè)粉粒農(nóng)業(yè)物料的含水量。本實(shí)用新型所述的粉 粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、操作方便、精度高、且測(cè)量速度快?？蓮V泛應(yīng)用于 需測(cè)量粉粒農(nóng)業(yè)物料水分參數(shù)的領(lǐng)域。

圖1為本實(shí)用新型的電路原理圖；圖2為本實(shí)用新型的簡(jiǎn)化物理電路圖；圖3為本實(shí)用新型的傳輸線等效網(wǎng)絡(luò)電路.
具體實(shí)施方式
圖1中，本實(shí)用新型由粉粒農(nóng)業(yè)物料1、高頻信號(hào)源2、傳感器探頭3、傳輸線等效網(wǎng) 絡(luò)電路4、兩個(gè)檢波電路5、差動(dòng)放大電路6、A/D轉(zhuǎn)換電路7、微控制單元8組成。其中高頻 信號(hào)源2提供150MHZ的高頻信號(hào)，此信號(hào)通過(guò)傳輸線等效網(wǎng)絡(luò)4輸送給傳感器探頭3，傳 感器探頭插入粉粒農(nóng)業(yè)物料1中，高頻信號(hào)源2在粉粒農(nóng)業(yè)物料周?chē)瓷洚a(chǎn)生電磁場(chǎng)，一部 分的電磁波繼續(xù)通過(guò)傳輸線等效網(wǎng)絡(luò)電路4反射回來(lái)。傳輸線等效網(wǎng)絡(luò)電路4上反射回來(lái) 的電磁波經(jīng)過(guò)兩個(gè)檢波電路5將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)，輸入給差動(dòng)放大電路6，由差動(dòng) 放大電路6產(chǎn)生一個(gè)直流電壓信號(hào)，此直流電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸線傳輸至A/D轉(zhuǎn)換電路7，A/ D轉(zhuǎn)換電路7將直流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞至微控制單元8，在微控制單元8中的數(shù) 碼管上顯示出粉粒農(nóng)業(yè)物料的水分值。圖2中，高頻信號(hào)源給傳感器探頭提供一個(gè)高頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)NE555時(shí)基電路進(jìn)行延 時(shí)、濾波和采樣保持后，由傳輸線將信號(hào)輸送至差動(dòng)放大電路，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)顯 示在微控制單元中的數(shù)碼管上。圖3中，L、C、R為等效傳輸線參數(shù)，Rl和R2分別為兩條傳輸線上的負(fù)載電阻，Cl 為傳輸線的輸入電容，C2為傳輸線的輸出電容，即輸出負(fù)載。C的取值主要是根據(jù)傳感器探 頭類(lèi)型和外部結(jié)構(gòu)決定。
權(quán)利要求1.一種粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量?jī)x，包括高頻信號(hào)源O)、傳輸線等效網(wǎng)絡(luò)電路、傳 感器探頭(3)、檢波電路(5)、差動(dòng)放大電路(6)、微控制單元(8)和A/D轉(zhuǎn)換電路(7)，其特 征在于所述傳輸線等效網(wǎng)絡(luò)電路(4)的一端連接高頻信號(hào)源O)，另一端連接所述傳感器 探頭(3)；所述兩個(gè)檢波電路( 分別連接在傳輸線等效網(wǎng)絡(luò)電路(4)的兩端；所述差動(dòng)放 大電路(6)與所述檢波電路( 的輸出端相連；微控制單元(8)與所述高頻檢測(cè)電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量?jī)x，其特征在于所述檢波電路(5) 由延時(shí)電路、濾波電路、采樣保持電路組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量?jī)x，其特征在于所述傳感器探頭(3) 為同心圓柱型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量?jī)x，其特征在于測(cè)量?jī)x還包 括與所述微控制單元(8)連接的數(shù)據(jù)顯示電路。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量?jī)x。粉粒農(nóng)業(yè)物料水分測(cè)量?jī)x，它由粉粒農(nóng)業(yè)物料、高頻信號(hào)源、傳感器探頭、傳輸線等效網(wǎng)絡(luò)電路、傳感器探頭、檢波電路、差動(dòng)放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和微控制單元依次連接組成，傳感器探頭一端插入粉粒農(nóng)業(yè)物料中，另一端用于在接收所述高頻信號(hào)后在其始端和末端進(jìn)行反射，分別產(chǎn)生兩路高頻反射信號(hào)。水分測(cè)量粉粒農(nóng)業(yè)物料水分時(shí)，由傳感器探頭采集的粉粒農(nóng)業(yè)物料兩路高頻反射信號(hào)通過(guò)傳輸線等效網(wǎng)絡(luò)電路傳遞到檢波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、放大電路，最終通過(guò)控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)處理并顯示。本實(shí)用新型檢測(cè)儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、操作方便、精度高、且測(cè)量速度快、精度高?？蓱?yīng)用于需對(duì)粉粒農(nóng)業(yè)物料水分參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01N22/04GK201885979SQ20102062186
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者張夢(mèng)珠, 戈振揚(yáng) 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)