具有共面電極的農(nóng)業(yè)濕度傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種濕度傳感器。更具體地，本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)機(jī)械上的用于感測(cè)農(nóng)產(chǎn)品的濕度的濕度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]濕度傳感器被用在農(nóng)收設(shè)備中，從而獲得收獲的產(chǎn)品的濕度的測(cè)量結(jié)果。一些當(dāng)前的濕度傳感器通過如下的方式來感測(cè)濕度:以一個(gè)或多個(gè)頻率測(cè)量收獲的產(chǎn)品的介電常數(shù)，然后應(yīng)用校準(zhǔn)功能以從測(cè)得的介電常數(shù)估算濕度。一些此種濕度傳感器使用電容結(jié)構(gòu)，其中，在此結(jié)構(gòu)中，收獲的材料形成該電容結(jié)構(gòu)中的電介質(zhì)。
[0003]存在各種不同類型的濕度傳感器，這些傳感器具有不同的幾何結(jié)構(gòu)。一種幾何結(jié)構(gòu)包含形成為平行板結(jié)構(gòu)的電容結(jié)構(gòu)，在該平行板結(jié)構(gòu)中，正在被測(cè)量的材料從電容結(jié)構(gòu)的板之間通過并且形成為電介質(zhì)。兩個(gè)板中的一個(gè)板被激勵(lì)電壓驅(qū)動(dòng)，并且另一板感測(cè)由穿過電容結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)感生的電流。此類型的結(jié)構(gòu)對(duì)于諸如谷物等的多種材料而言都工作良好。
[0004]一些濕度傳感器也是平面結(jié)構(gòu)。該平面結(jié)構(gòu)具有被施加激勵(lì)電壓的驅(qū)動(dòng)電極，并且通過該驅(qū)動(dòng)電極的電流也被測(cè)量。驅(qū)動(dòng)電極建立邊緣電場(chǎng)(fringing electric field)，該邊緣電場(chǎng)從該驅(qū)動(dòng)電極開始穿過正被測(cè)量的材料，然后返回到處于相同平面中的各個(gè)接地的導(dǎo)電表面。該驅(qū)動(dòng)電壓以及因此而產(chǎn)生的電流被測(cè)量并且被用于計(jì)算被測(cè)量材料的介電常數(shù)。這些類型的傳感器對(duì)于不容易流過平行板結(jié)構(gòu)的軟質(zhì)的、可壓縮材料(諸如，干草、棉花和草料)而言能夠更好地工作。
[0005]如上的討論僅僅提供背景信息并且不意圖用于輔助確定請(qǐng)求保護(hù)的發(fā)明主題的范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]一種濕度傳感器，具有驅(qū)動(dòng)電極和分開的感測(cè)電極。這兩個(gè)電極都具有面對(duì)被感測(cè)材料的表面并且這些表面是共面的。驅(qū)動(dòng)電極接收激勵(lì)信號(hào)并且生成在感測(cè)電極中產(chǎn)生電流的電場(chǎng)。所述電流指示被感測(cè)材料中的濕度。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種濕度傳感器。所述濕度傳感器包括:驅(qū)動(dòng)部件，所述驅(qū)動(dòng)部件產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)；驅(qū)動(dòng)電極，所述驅(qū)動(dòng)電極被耦合到所述驅(qū)動(dòng)部件并且具有面對(duì)被感測(cè)材料的表面，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電極被驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電極生成電場(chǎng)；感測(cè)電極，所述感測(cè)電極具有面對(duì)被感測(cè)材料的表面，驅(qū)動(dòng)電極和感測(cè)電極在結(jié)構(gòu)上彼此耦合，從而驅(qū)動(dòng)電極的面對(duì)被感測(cè)材料的表面與感測(cè)電極的面對(duì)被感測(cè)材料的表面大致共面；以及感測(cè)部件，所述感測(cè)部件被耦合到所述感測(cè)電極并且產(chǎn)生感測(cè)信號(hào)，該感測(cè)信號(hào)指示由驅(qū)動(dòng)電極生成并且到達(dá)感測(cè)電極的所述電場(chǎng)在感測(cè)電極中產(chǎn)生的電流。
[0008]根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，所述濕度傳感器還包括保護(hù)電極，所述保護(hù)電極被設(shè)置在感測(cè)電極周圍以使得除通過面對(duì)被感測(cè)材料的表面之外禁止所述電場(chǎng)到達(dá)感測(cè)電極。
[0009]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，保護(hù)電極和感測(cè)電極被保持在基準(zhǔn)電壓電勢(shì)。
[0010]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，保護(hù)電極被設(shè)置成在感測(cè)電極周圍形成保護(hù)體，并且限定開口以暴露所述面對(duì)被感測(cè)材料的表面。
[0011 ] 根據(jù)另一示例性實(shí)施例，保護(hù)電極被設(shè)置在感測(cè)電極的除所述面對(duì)被感測(cè)材料的表面之外的基本所有表面的周圍。
[0012]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，濕度傳感器還包括設(shè)置在感測(cè)電極和保護(hù)電極之間的絕緣體。
[0013]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，濕度傳感器還包括設(shè)置在驅(qū)動(dòng)電極和保護(hù)電極之間的絕緣體。
[0014]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，感測(cè)部件包括電流感測(cè)放大器，所述電流感測(cè)放大器具有被保持在所述基準(zhǔn)電壓電勢(shì)的輸入端，并且在該輸入端接收在感測(cè)電極中產(chǎn)生的電流。
[0015]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)部件包括交流(AC)部件，所述交流部件生成所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為交流激勵(lì)信號(hào)。
[0016]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，濕度傳感器還包括計(jì)算機(jī)處理器，所述計(jì)算機(jī)處理器測(cè)量所述交流激勵(lì)信號(hào)和所述感測(cè)信號(hào)，并且基于所述交流激勵(lì)信號(hào)和所述感測(cè)信號(hào)確定驅(qū)動(dòng)電極的面對(duì)被感測(cè)材料的表面和感測(cè)電極的面對(duì)被感測(cè)材料的表面附近的材料的濕度水平。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種運(yùn)輸農(nóng)業(yè)材料的農(nóng)業(yè)機(jī)械。所述農(nóng)業(yè)機(jī)械包括:材料運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，所述材料運(yùn)輸機(jī)構(gòu)限定農(nóng)業(yè)材料所通過的材料區(qū)域；以及感測(cè)探針，所述感測(cè)探針包括驅(qū)動(dòng)電極和感測(cè)電極，所述驅(qū)動(dòng)電極具有面對(duì)著材料運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的材料區(qū)域的面對(duì)材料的表面，并且所述感測(cè)電極具有與驅(qū)動(dòng)電極的所述面對(duì)材料的表面共面的面對(duì)材料的表面，驅(qū)動(dòng)電極接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)并且生成電場(chǎng)，所述電場(chǎng)在感測(cè)電極中產(chǎn)生電流，所述感測(cè)探針相對(duì)于材料運(yùn)輸機(jī)構(gòu)安裝以基于在感測(cè)電極中產(chǎn)生的所述電流生成濕度感測(cè)信號(hào)，該濕度感測(cè)信號(hào)指示穿過材料運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的材料區(qū)域的農(nóng)業(yè)材料中的濕度。
[0018]根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，感測(cè)探針還包括保護(hù)電極，所述保護(hù)電極被設(shè)置在感測(cè)電極周圍以使得除通過所述材料區(qū)域之外禁止所述電場(chǎng)到達(dá)感測(cè)電極。
[0019]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，保持電極和感測(cè)電極被保持在基準(zhǔn)電壓電勢(shì)。
[0020]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，所述農(nóng)業(yè)機(jī)械還包括絕緣體，所述絕緣體使驅(qū)動(dòng)電極、感測(cè)電極以及保護(hù)電極彼此分離。
[0021]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，材料運(yùn)輸機(jī)構(gòu)包括打包機(jī)的打包室。
[0022]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，感測(cè)探針被安裝到打包室的側(cè)壁，從而驅(qū)動(dòng)電極的面對(duì)材料的表面和感測(cè)電極的面對(duì)材料的表面面對(duì)打包室的內(nèi)部。
[0023]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，材料運(yùn)輸機(jī)構(gòu)包括聯(lián)合收割機(jī)的谷物運(yùn)輸機(jī)構(gòu)。
[0024]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，材料運(yùn)輸機(jī)構(gòu)包括聯(lián)合收割機(jī)的殘料排出部。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種濕度感測(cè)探針。該濕度感測(cè)探針包括:驅(qū)動(dòng)電極，所述驅(qū)動(dòng)電極被構(gòu)造成接收激勵(lì)信號(hào)并且基于該激勵(lì)信號(hào)生成電場(chǎng)，所述驅(qū)動(dòng)電極包括面對(duì)被感測(cè)材料的電極表面；感測(cè)電極，所述感測(cè)電極具有與驅(qū)動(dòng)電極的面對(duì)被感測(cè)材料的表面共面的面對(duì)被感測(cè)材料的表面，并且所述感測(cè)電極相對(duì)于驅(qū)動(dòng)電極設(shè)置，使得所述電場(chǎng)在感測(cè)電極中產(chǎn)生電流；以及保護(hù)電極，所述保護(hù)電極設(shè)置在感測(cè)電極周圍以基本防止電場(chǎng)通過除感測(cè)電極的面對(duì)被感測(cè)材料的表面之外的表面流過所述感測(cè)電極。
[0026]根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，保持電極和感測(cè)電極被保持在基準(zhǔn)電壓電勢(shì)。
[0027]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，保護(hù)電極被設(shè)置在感測(cè)電極的除面對(duì)被感測(cè)材料的表面之外的基本所有表面周圍。
[0028]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，濕度感測(cè)探針還包括使感測(cè)電極與驅(qū)動(dòng)電極分離的絕緣體。
[0029]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，濕度感測(cè)探針還包括使感測(cè)電極與保護(hù)電極分離的絕緣體。
[0030]該
【發(fā)明內(nèi)容】
以簡(jiǎn)化的形式介紹概念的選擇，并且在【具體實(shí)施方式】中將進(jìn)一步說明該概念的選擇。該
【發(fā)明內(nèi)容】
不試圖確定所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或必要特征，并且也不試圖被用于幫助確定要求保護(hù)主題的范圍。要求保護(hù)的主題不限于解決在【背景技術(shù)】中提及的任何或所有缺點(diǎn)的實(shí)施例。
【附圖說明】
[0031]圖1是農(nóng)業(yè)機(jī)械上的濕度測(cè)量系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的方塊圖。
[0032]圖2是圖1所示的濕度測(cè)量系統(tǒng)的一部分的局部示意剖視圖。
[0033]圖2A是圖1所示的濕度測(cè)量系統(tǒng)的另一實(shí)施例的一部分的局部示意剖視圖。
[0034]圖3是濕度感測(cè)探針的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
[0035]圖4是濕度感測(cè)探針的第二實(shí)施例的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]如在【背景技術(shù)】部分中所述的那樣，一些濕度傳感器具有平面結(jié)構(gòu)。在此結(jié)構(gòu)中，電極是共面的，并且被感測(cè)材料被設(shè)置為與被感測(cè)的材料接觸。該驅(qū)動(dòng)電極接收激勵(lì)信號(hào)并且建立穿過被感測(cè)的材料的邊緣電場(chǎng)。該邊緣電場(chǎng)返回到電極所在平面中的各個(gè)接地的導(dǎo)電表面。該復(fù)合驅(qū)動(dòng)電壓和因此而產(chǎn)生的復(fù)合電流被測(cè)量并且被用于計(jì)算正被測(cè)量的材料的介電常數(shù)。
[0037]因此，在此種共面結(jié)構(gòu)中，通過驅(qū)動(dòng)電極的電流被測(cè)量。然而，該電流的重要部分產(chǎn)生自電場(chǎng)通量線，這些電場(chǎng)通量線通過不同于正被測(cè)量的材料的其他介質(zhì)接地。例如，一些電場(chǎng)通量線可以通過空氣、通過該結(jié)構(gòu)上的絕緣部件，以及通過其他物件接地。
[0038]該電流已知為寄生電流并且由寄生電容和導(dǎo)電效應(yīng)產(chǎn)生。該寄生電流占據(jù)被測(cè)量的電流的大部分(大概達(dá)被測(cè)量電流75%之多)，這將導(dǎo)致被測(cè)量電流的信噪比很差。
[0039]另外，寄生電流受除正被測(cè)量的材料之外的各種材料的特性尤其是溫度和濕度的影響。一些濕度傳感器試圖在校準(zhǔn)程序中對(duì)寄生電流進(jìn)行修正。然而，隨著溫度和其他條件發(fā)生變化，很難維持適當(dāng)?shù)男拚?。這導(dǎo)致了介電常數(shù)測(cè)量中出現(xiàn)明顯