本發(fā)明涉及糧食水分檢測領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉及一種差速電阻式糧食水分在線檢測裝置及其檢測方法。

背景技術(shù)：

谷物水分含量是評價谷物品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，谷物水分檢測對谷物的收購、運輸、儲存、加工和貿(mào)易都具有十分重要的意義。谷物水分高于安全水分時容易引起谷物發(fā)熱、霉變、生蟲等現(xiàn)象，對于谷物的安全儲藏造成嚴(yán)重的影響。因此，谷物水分的在線檢測對于保障谷物烘干質(zhì)量至關(guān)重要。

中國專利200610123461.3“一種檢測谷物含水率的方法及其裝置”，其檢測方法是首先將谷物送入一對作相向轉(zhuǎn)動且施加有電勢差的壓輥傳感器中；并通過轉(zhuǎn)換得到谷物的實時電阻等效電壓時序變化曲線；通過解析所述曲線圖的特征峰高或峰面積，計算得到谷物含水率；并進行溫度補償，最后得到補償后的谷物含水率。其檢測裝置主要包括壓輥傳感器、溫度計、測量電路和輸出顯示器。

中國專利201410425774.9“測力式在線谷物水分傳感裝置”，其裝置工作時通過電機帶動主動齒輪轉(zhuǎn)動，主動齒輪帶動中間齒輪和從動齒輪低速相向轉(zhuǎn)動，并通過二根輪軸帶動左右輥輪等速相向轉(zhuǎn)動，谷物右上方落入二個輥輪之間時受擠壓變形破碎產(chǎn)生擠壓力，通過左右輥輪以及與之連接的二根輪軸和軸承傳遞到測力傳感器上，測力傳感器將采集到的擠壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號沒經(jīng)過后續(xù)電路的處理傳輸給顯示儀表或上位機，從而實現(xiàn)了糧食水分的在線測量。

中國專利201410123227.5“一種電容式谷物水分在線檢測方法及裝置”，其方法是顆粒狀谷物自由灑落并堆積在進料控制器的集料斗內(nèi)，然后點擊帶動排糧滾輪勻速轉(zhuǎn)動把集料斗中的谷物均勻送入基于平行極板浮地電容原理的谷物電容傳感器的腔體內(nèi)部，待撞到設(shè)定量后，挺住往谷物電容傳感器的腔體送被測谷物，接著主控器在靜止?fàn)顟B(tài)下采集此時的谷物溫度和電容值，并根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的回歸公式計算出被測谷物的含水率，待測量結(jié)束后，主控器啟動排糧機構(gòu)排清谷物電容傳感器內(nèi)的已側(cè)谷物，如此循環(huán)測量。

上述發(fā)明的谷物水分在線檢測裝置和方法，在結(jié)構(gòu)上采用兩個相向同速轉(zhuǎn)動的滾輪作為電極，影響谷物籽粒電阻信號采集的穩(wěn)定性，且由于安裝時檢測裝置的滾輪需固定于提升機內(nèi)部，依靠提升機散落下來的谷物進行測量，因谷物進入速度無法控制而導(dǎo)致物料斗內(nèi)糧食堵塞，極大地影響了在線檢測裝置的精度和穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種差速電阻式糧食水分在線檢測裝置，待測谷物通過進糧口進入物料斗，其上方蓋設(shè)限流插板并可與物料口產(chǎn)生相對位移，用于調(diào)整所述進料口開口大小，調(diào)整谷物進入速度，從而提高檢測精度與穩(wěn)定性。

本發(fā)明還有一個目的是提供一種差速電阻式糧食水分在線檢測裝置，采用兩個相向異速轉(zhuǎn)動的滾輪作為電極碾壓谷物籽粒，提高谷物籽粒電阻信號采集的穩(wěn)定性。

本發(fā)明還有一個目的是提供一種差速電阻式糧食水分在線檢測裝置的檢測方法，對谷物測量水分m進行校正，得到谷物實時水分m′，提高檢測精度。

為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種差速電阻式糧食水分在線檢測裝置，包括：

物料口，為糧食進入檢測裝置的入口；

物料導(dǎo)管，其上端連通物料口，底端連通物料斗，用于將物料口進入的糧食導(dǎo)入物料斗；

限流插板，其蓋設(shè)在所述物料口上方并能夠與所述物料口產(chǎn)生相對位移，用于調(diào)整所述物料口開口大小；

谷物電阻檢測單元，用于檢測谷物電阻信號。

優(yōu)選的是，所述谷物電阻檢測單元還包括：

兩個電極滾輪，其在兩個電機驅(qū)動下相向以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動；

其中，所述兩個電極滾輪有容納糧食通過的縫隙，所述縫隙與所述物料斗下端封閉連接，電極滾輪碾壓物料斗流入縫隙間的糧食，從而產(chǎn)生電阻信號；

底板，其可拆卸的固定在驅(qū)動電機的底座上，其上開設(shè)用于通過電極滾輪輪軸的通孔；

軸承，其套設(shè)在所述驅(qū)動電機的輪軸上，用于承載電極滾輪；

銅片，其固定在所述軸承與底板之間，用于傳遞電阻信號；

主連接板，其固定在所述底板相對于所述驅(qū)動電機底座的一側(cè)，用于固定測量電路板。

優(yōu)選的是，還包括：

插板電機，其通過驅(qū)動螺栓連接所述限流插板，用于驅(qū)動限流插板產(chǎn)生相對位移；

物料斗，其上端連通物料導(dǎo)管，用于通過糧食；

料斗支架，其一端固定在所述主連接板上，另一端連接物料斗，用于固定所述物料斗。

優(yōu)選的是，還包括：

箱體，其為兩端開口結(jié)構(gòu)，其內(nèi)具有容納空間，所述容納空間用于放置谷物電阻檢測單元；

箱門，其一端鉸接在箱體上，另一端通過門扣與箱體扣接，用于蓋合所述箱體的一端開口；

后蓋，其通過長內(nèi)撐固定在所述箱體的另一端開口，用于蓋合所述箱體的另一端開口。

一種差速電阻式糧食水分在線檢測裝置的檢測方法，包括：

步驟1、啟動檢測裝置，設(shè)定谷物檢測周期個數(shù)ξ，并開啟進糧口進糧；

步驟2、連續(xù)采集谷物電阻信號，根據(jù)其電阻值大小判斷有無谷物顆粒通過，當(dāng)無谷物顆粒通過時原地等待，當(dāng)有谷物顆粒通過時轉(zhuǎn)入下一步；

步驟3、采集電阻信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字頻率信號得出數(shù)量為x個的頻率，將x個頻率進行升序排列f1,f2...fx，計算出周期采樣平均頻率并以此輸出谷物水分值m；

其中，為周期采樣平均頻率；t為檢測裝置內(nèi)部溫度；a1、a2為谷物品種系數(shù)；

步驟4、對所述谷物水分值m進行校正，得到實時校正水分含量m′：

m′＝δ1×m+δ2

其中，δ1和δ2分別為修正系數(shù)；

步驟5、當(dāng)檢測個數(shù)x達到預(yù)設(shè)值ξ時，跳回步驟2。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

1、通過限流插板，其限流插板蓋設(shè)在所述物料口上方并能夠與所述物料口產(chǎn)生相對位移，用于調(diào)整所述物料口開口大小，可有效緩解谷物在物料斗內(nèi)的堵塞，提高裝置的采樣效率和重復(fù)性，從而提高檢測精度；

2、通過差速電極滾輪，提高谷物籽粒表皮的破除效果，從而提高谷物電阻信號采集的穩(wěn)定性；

3、箱體前端口設(shè)有箱門，可隨時觀察并處理滾輪的工作狀態(tài)及清理檢測裝置；

4、可更換谷物電阻檢測單元上的底板及驅(qū)動電機底座，便于改變滾輪間隙，以適應(yīng)不同品種谷物顆粒的尺寸差異，對不同品種谷物進行水分檢測。

本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的差速電阻式糧食水分在線檢測裝置的前視圖；

圖2是本發(fā)明的差速電阻式糧食水分在線檢測裝置的透視圖；

圖3是本發(fā)明的差速電阻式糧食水分在線檢測裝置的a-a剖視圖；

圖4是本發(fā)明的差速電阻式糧食水分在線檢測裝置中采樣機構(gòu)的后視圖；

圖5是本發(fā)明的差速電阻式糧食水分在線檢測裝置中采樣機構(gòu)的左視圖；

圖6是圖5的a-a剖視圖；

圖7是本發(fā)明的差速電阻式糧食水分在線檢測裝置中限流機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。

如圖1-4所示，本發(fā)明所涉及的差速電阻式谷物水分在線檢測裝置，包括谷物電阻傳感單元1、箱體2、箱門3、物料斗4、電路安裝板5、料斗支架6、固定螺釘7、限流機構(gòu)8、后蓋9、測量電路10、啟動電容11、合頁12和門扣13。所述箱體2其內(nèi)部為封閉結(jié)構(gòu)，底部設(shè)有出料口203；所述限流機構(gòu)8設(shè)置在所述箱體2內(nèi)部上斜面處，用于限制進料口處谷物的進入速度；所述谷物電阻傳感單1通過螺栓固定在箱體2內(nèi)部底板處，用于獲得待測谷物的電阻信號；谷物電阻傳感單1中驅(qū)動電機10用于驅(qū)動兩個電極滾輪102做速度不等的相對勻速轉(zhuǎn)動；其中驅(qū)動電機10上方設(shè)有電路連接板5，用于安裝測量電路10；電極滾輪102上方設(shè)有料斗支架6，用于固定物料斗4；箱門3設(shè)置于所述箱體2前方，通過門扣13與箱體2扣接。待測谷物從干燥設(shè)備中連續(xù)取出經(jīng)過限流機構(gòu)8并散落在物料斗4中，利用一對速度不等且相對勻速轉(zhuǎn)動的電極滾輪102進行逐個碾壓，在此過程中測量電路10將采集到的谷物電阻信號轉(zhuǎn)換成頻率信號，同時還實時測量檢測過程中的溫度變化，最后根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的公式計算待測谷物的實時水分含量，碾壓破碎后的谷物通過出料口203排出。

如圖3所示，所述箱體2前后兩端為開口結(jié)構(gòu)，其前端口設(shè)有短內(nèi)撐201，后端口設(shè)有長內(nèi)撐202，底部還設(shè)置有檢測水分含量完畢的物料的出料口203。所述谷物電阻傳感單元1、物料斗4和測量電路10通過固定螺釘7連接成一體，整體從箱體2前端口處插入，電機座101通過螺釘固定在箱體2底部，主連接板104通過螺釘與短內(nèi)撐201固定連接；箱門3安裝在箱體2前端開口結(jié)構(gòu)上，箱門3一端鉸接在箱體2上，另一端通過門扣13安裝在箱體2上；后蓋9一端通過螺釘與長內(nèi)撐202固定連接，另一端通過合頁12安裝在后蓋9上，限流機構(gòu)8通過螺釘固定于箱體2內(nèi)部上斜面處，從而將箱體2內(nèi)部封閉。啟動電容11為測量電路10的電容，用于保護電路。

如圖5和6所示，所述谷物電阻傳感單元1包括電機座101、電極滾輪102、底板103、主連接板104、軸承105，鍵106，卡簧107，銅片108，連接螺釘109，和驅(qū)動電機110等。所述電機座101與底板103相連，通過連接螺釘109固定連接。所述底板103前表面通過連接螺釘109固定有主連接板104，主連接板104用于固定短路安裝板5和料斗支架6。所述電極滾輪102輪軸貫穿底板103，通過軸承105和卡簧107固定在底板103上。所述銅片108固定在軸承105與底板103之間，用于傳遞電阻信號。所述驅(qū)動電機110通過螺釘固定在電機座101外部，電機110和滾輪102通過鍵106鏈接，用于驅(qū)動電極滾輪相對異速轉(zhuǎn)動。

在另一種實施例中，底板103與配套電機座101有多種型號可供選擇，其目的在于改變滾輪間隙，以適應(yīng)不同品種谷物顆粒的尺寸差異。

圖3所示，所述電路安裝板5通過螺釘固定在主連接板104后表面，其上設(shè)置有測量電路10。所述料斗支架6通過螺釘固定在主連接板104前表面，其上設(shè)置有物料斗4通過螺釘固定連接。

如圖7所示，所述限流機構(gòu)8包括連接板801，電機座802，驅(qū)動螺桿803，限流插板804，進料口805，物料導(dǎo)管806和插板電機807。所述連接板801上設(shè)有電機座802、進料口805及物料導(dǎo)管806。所述進料口805下方設(shè)有限流插板804。所述插板電機807通過螺釘固定在電機座802上，通過驅(qū)動螺桿803與限流插板804相連，用于控制限流插板804行程，從而控制進料口805處待測谷物的進糧速度；如圖7所示，插板電機807是通過上位機遠程驅(qū)動控制的步進電機，其通過驅(qū)動螺桿803將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成直線運動，從而使驅(qū)動螺桿803產(chǎn)生直線位移，驅(qū)動限流插板804從進料口805的一端開始移動，當(dāng)移動至進料口805的另一端，進料口閉合；通過控制限流插板807于進料口另一端的距離，來調(diào)整進料口805的進糧面積，從而調(diào)整進糧速度。

測量電路10包括電源電路、采集電路、電機驅(qū)動電路和串口通信電路，電源電路為測量電路提供所需電源，采集電路用于采集滾輪擠壓糧食籽粒所得的電阻信號，電機驅(qū)動電路用于驅(qū)動并控制電機的正反轉(zhuǎn)。測量電路10能夠?qū)㈦娮栊盘栟D(zhuǎn)化為電信號，其原理如下：糧食內(nèi)部電阻值與水分呈線性關(guān)系(糧食在9％-20％含水率范圍內(nèi)，其電阻的對數(shù)與含水量近似呈線性關(guān)系)，通過采集糧食電阻信號，將電阻信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，再將電壓信號轉(zhuǎn)化為頻率，通過預(yù)先設(shè)定的算法，將頻率與糧食水分建立一個關(guān)系，求得平均值得出糧食水分，經(jīng)過測量電路10的處理傳輸給顯示儀表，從而實現(xiàn)了糧食水分的在線測量。

工作時，兩臺驅(qū)動電機110驅(qū)動兩個電極滾輪102做相對差速轉(zhuǎn)動，待測谷物由進料口805進入，通過插板電機807控制限流插板804的行程，從而限制待測谷物的進入速度，糧食通過進料口805后散落在物料斗4內(nèi)，再落入兩個電極滾輪102之間，糧食籽粒收到不斷的碾壓并排出，從而接通測量電路，籽粒的電阻信號通過兩個電極滾輪102及軸承105傳遞到銅片108上引入測量電路10，測量電路10通過串口通信電路與上位機進行通訊；當(dāng)采樣個數(shù)到達預(yù)設(shè)值時驅(qū)動電機110停止轉(zhuǎn)動完成有個周期的數(shù)據(jù)采集，在此過程中測量電路10將采集到的谷物電阻信號轉(zhuǎn)換成頻率信號，同時還實時測量檢測過程中的溫度變化，最后根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的公式計算待測谷物的實時水分含量，從而實現(xiàn)了谷物水分的在線測量。

本發(fā)明還提供一種差速電阻式糧食水分在線檢測裝置的檢測方法，包括：

步驟1、啟動檢測裝置并初始化，設(shè)定谷物檢測周期個數(shù)ξ，并開啟進糧口進糧；

步驟2、連續(xù)采集谷物電阻信號，根據(jù)其電阻值大小判斷有無谷物顆粒通過，當(dāng)無谷物顆粒通過時原地等待，當(dāng)有谷物顆粒通過時轉(zhuǎn)入下一步；

步驟3、采集電阻信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字頻率信號得出數(shù)量為x個的頻率，將x個頻率進行升序排列f1,f2...fx，計算出周期采樣平均頻率并以此輸出谷物水分值m；

式中，為周期采樣平均頻率(hz)，為1000-15000hz；t為檢測裝置內(nèi)部溫度(℃)，t為-10℃～30℃；a1、a2為與谷物品種有關(guān)的系數(shù)，無因次；其中，a1在41-55之間取值；a2在410-590之間取值；e為自然對數(shù)的底數(shù)。

步驟4、對所述谷物水分值m進行校正，得到實時校正水分含量m′：

m′＝δ1×m+δ2

式中，δ1和δ2分別為修正系數(shù)，δ1在0.515-0.628之間；δ2在0.06647-0.07362之間。

步驟5、當(dāng)檢測個數(shù)x達到預(yù)設(shè)值ξ時，跳回步驟2。

周期采樣平均頻率定義為：一個測量周期采樣個數(shù)為ξ，即得出數(shù)量為ξ個的頻率，通常情況下ξ取值為200，將ξ個頻率進行升序排列，從前至后取n做平均，再從后至前取m個作平均，然后相減。

其中，ξ為周期采樣個數(shù)，150≤ξ≤200；m為半采樣周期個數(shù)，m＝ξ/2；n為十分之一采樣周期個數(shù)，n＝ξ/10；i、j為變量。

本發(fā)明的差速電阻式糧食水分在線檢測裝置的檢測方法，測量電路實時檢測電阻信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字頻率信號，輸出谷物水分值m，再對谷物水分值m進行校正，采樣頻率選用周期采樣平均頻率，避免采樣造成的誤差，將測量水分與實際水分誤差在±0.3％以內(nèi)，大大提高在線檢測設(shè)備的檢測水分的精確度。

盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用。它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域。對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改。因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。