專利名稱：一種作物水份測試儀及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水份測試儀，具體是一種主要征對糧食的水份測試儀。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對糧食、種子、醫(yī)藥、化工、食品等物料的需求越來越多。水份含量直接影響這些物料的安全儲藏和貿(mào)易定級，因此儲藏、貿(mào)易過程中的水份檢十分重要。長期以來，物品的水份含量一般依靠手搓嘴咬憑經(jīng)驗(yàn)判斷，誤差很大，極不可靠，致使大量糧食、種子、藥材等物品在儲藏和運(yùn)輸過程霉?fàn)€變質(zhì)，造成巨額損失。傳統(tǒng)的水分檢測采用快速失重法，這種方法耗時(shí)費(fèi)電，只能在實(shí)驗(yàn)室中使用，不能滿足現(xiàn)場水份快速檢測的需要，而且損壞樣品。近年來電測法水份快速檢測技術(shù)發(fā)展較快，但普遍存在測量誤差大等問題，很難得到有關(guān)部門的認(rèn)可，目前檢測水份的方法主要是電阻式的測量方法，它是利用糧食導(dǎo)電性能和糧食含水量有關(guān)的性質(zhì)間接測量水分的方法；常見的探頭結(jié)構(gòu)為尖嘴型，用于谷物水份檢測，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜；還有些儀器是把糧食作為電阻接入電路，但需要先將糧食磨碎，再壓制成固定大小和形狀的電阻，這種儀器具有速度快、結(jié)構(gòu)簡單、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，但電阻式水份儀的缺點(diǎn)是易受溫度影響應(yīng)，不宜測量水和高含量水，此外因電極接觸樣品，接觸狀態(tài)也會影響精度。
近年來，國家以實(shí)行糧食的統(tǒng)購統(tǒng)銷，推行糧食收購統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化、合理化，同時(shí)許多行業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營儲藏和管理部門紛紛呼吁盡快研制可靠性高、準(zhǔn)確性好、使用方便、易于攜帶的快速水份測量儀。根據(jù)現(xiàn)有水份儀所存在的問題，及目前的研究資料分析，高性能水分儀的開發(fā)主要有以下幾個(gè)方向的發(fā)展趨勢。研究有效的數(shù)據(jù)融合技術(shù)，通過對多個(gè)物理量檢測而實(shí)現(xiàn)綜合型水份儀。由水分檢測受多種因素影響，目前可以確定溫度、密度和重量是影響是明顯的物理量，因此將這些物理量同時(shí)采集，通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，找出一種能夠合各個(gè)理的水分測量關(guān)系曲線，量終獲得準(zhǔn)確的水分測量結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用電容式測量方法的水份測試儀，電容式測量方法是將被測非電量變化轉(zhuǎn)化為電量變化，并對電量進(jìn)行分析和輸出，這種方法具有分辯力高，可非接觸測量，并能在高溫、輻射和強(qiáng)烈震動(dòng)等惡劣條件下工作的優(yōu)點(diǎn)，并將測得的數(shù)據(jù)與預(yù)存在微電腦中大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比確認(rèn)，并得出相應(yīng)水份含量值，本產(chǎn)品具有可靠性高、準(zhǔn)確性好、使用方便的特點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上這目的采用以下技術(shù)方案一種水份測試儀包括筒體，在筒體的上部設(shè)有一測量筒，檢測模塊和電源模塊設(shè)置筒體內(nèi)部，其特征在于所述檢測模塊由水份采樣及轉(zhuǎn)化模塊和溫度檢測模塊組成，水份采樣及轉(zhuǎn)化模塊和溫度檢測模塊將采樣的信號輸出端與設(shè)置在筒體內(nèi)部的單片機(jī)處理器相聯(lián)，單片機(jī)處理器還與顯示屏和鍵盤輸入器相聯(lián)接，所述的顯示屏和鍵盤輸入器設(shè)置在筒體的外表面上，所述的水份測試模塊和溫度檢測模塊的感應(yīng)器均設(shè)置在測量筒內(nèi)。
所述的溫度檢測模塊為33202運(yùn)放組成的溫度測量電路。
所述的水份采樣及轉(zhuǎn)化模塊由555振蕩電路構(gòu)成。
本發(fā)明測量時(shí)將一定量的樣本放入測量筒，電容式傳感器會通過相對介電常數(shù)轉(zhuǎn)化成電量，并通過555振蕩電路測電容改變可以獲得所需要的測量參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳遞給處理器模塊進(jìn)行分析處理；另一方面溫度檢測模塊由它的二極管作為溫度傳感器，并將溫度轉(zhuǎn)化成電信號傳送給處理器模塊，處理器模塊根據(jù)水份測試模塊和溫度檢測模塊傳入的數(shù)據(jù)，并通過處理器的程序?qū)y量所得的數(shù)據(jù)與事先預(yù)存在處理器中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，在進(jìn)行對比和分析后，處理器將對比得到的結(jié)果通過顯示模塊在顯示屏中顯示出來；本發(fā)明的整體測量過程相對目前的測量方法顯得非常方便，同時(shí)采用電容式測試方法分辨率較高，測量結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性較高。


圖1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2、本發(fā)明的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1、2所示，一種水份測試儀包括筒體1，在筒體的上部設(shè)有一測量筒11，檢測模塊和電源模塊設(shè)置筒體內(nèi)部，電源模塊為各部件和各模塊提供正常工作的電壓；檢測模塊由水份采樣及轉(zhuǎn)化模塊和溫度檢測模塊，水份采樣及轉(zhuǎn)化模塊和溫度檢測模塊將采樣的信號輸送給設(shè)置筒體內(nèi)部的單片機(jī)處理器，所述的單片機(jī)處理器為MSP430單片機(jī)處理器，它自帶AD模塊，并由它采集外部的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，而后輸出給相應(yīng)的模塊以及控制做相應(yīng)的處理，單片機(jī)處理器還與顯示屏12和鍵盤輸入器13相聯(lián)接，MSP430單片機(jī)處理器上還設(shè)有串行輸入接口，它主要是為了MSP430單片機(jī)處理器的調(diào)試及程序的寫入和修改；所述的顯示屏12和鍵盤輸入器13設(shè)置在筒體的外表面上，所述的水份測試模塊和溫度檢測模塊的感應(yīng)器均設(shè)置在測量筒內(nèi)。
溫度檢測模塊是一個(gè)33202雙運(yùn)放組成的溫度測量電路，它由二極管作溫度傳感器，其靈敏度約為-2Mv/℃。溫度測量范圍為0-50℃，要求輸出電壓0-2V。放大器采用雙運(yùn)放組成的儀器放大器，工作電壓為+3V，采用MC33202雙運(yùn)放可滿足電路的需要。電路中R1＝R4＝10K，R2＝R3＝1K，R5采用5K電位器來調(diào)整增益。增益的計(jì)算如下設(shè)溫度傳感器的靈敏度為-2MV/℃，則0-50℃時(shí)，二極管的Vf變化為100MV，輸出電壓要求2V，則放大器的增益AV＝20；R5＝2.22K。增益可用5K電位器來調(diào)整，電位器也可調(diào)整后換上電阻。
水份采樣及轉(zhuǎn)化模塊由555振蕩電路和電容式傳感器構(gòu)成的。我們通過555振蕩電路和測電容改變可以獲得所需要的測量系數(shù)，并通過記數(shù)芯片送給處理器模塊。
本發(fā)明的工作原理是根據(jù)溫度、密度和重量這些物理量，將這些物理量同時(shí)采集，通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，找出一種能夠合各個(gè)量的水分測量關(guān)系曲線，并將這條數(shù)據(jù)事先存入到水份測試儀的處理器模塊中，在測試水分含量時(shí)，我們將一定重量的糧食樣本放入測量筒，測量筒內(nèi)的溫度傳感器和電容傳感器分別將樣本的溫度數(shù)據(jù)和水份數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成電量，傳送給處理器模塊，處理器模塊根據(jù)輸入量與預(yù)存數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，把相應(yīng)的含水?dāng)?shù)據(jù)通過顯示模塊顯示出來。
本發(fā)明采用電容傳感器來采集水份含量數(shù)據(jù)，并將非電量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成電量數(shù)據(jù)并傳送給處理器模塊，因它電容傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、分辨率高歌非接觸測量，并能在高溫、輻射和強(qiáng)烈震動(dòng)等惡劣條件下工作；另外本發(fā)明預(yù)存在處理器模塊的數(shù)據(jù)為通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，找出一種能夠合各個(gè)量的水分測量關(guān)系曲線，因此本發(fā)測量的結(jié)果完全符合可靠性高、準(zhǔn)確性好的要求，同時(shí)本發(fā)明使用方便、易于攜帶的特點(diǎn)非常利于推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種水份測試儀包括筒體，在筒體的上部設(shè)有一測量筒，檢測模塊設(shè)置筒體內(nèi)部，其特征在于所述檢測模塊由水份采樣及轉(zhuǎn)化模塊和溫度檢測模塊組成，水份采樣及轉(zhuǎn)化模塊和溫度檢測模塊將采樣的信號輸出端與設(shè)置在筒體內(nèi)部的單片機(jī)處理器相聯(lián)，單片機(jī)處理器還與顯示屏和鍵盤輸入器相聯(lián)接，所述的顯示屏和鍵盤輸入器設(shè)置在筒體的外表面上，所述的水份測試模塊和溫度檢測模塊的感應(yīng)器均設(shè)置在測量筒內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種水份測試儀，其特征在于所述的溫度檢測模塊為33202運(yùn)放組成的溫度測量電路。
3.如權(quán)利要求1所述的一種水份測試儀，其特征在于所述的水份采樣及轉(zhuǎn)化模塊由555振蕩電路和電容式傳感器構(gòu)成的。
4.如權(quán)利要求1所述的一種水份測試儀，其特征在于所述的單片機(jī)處理器為MSP430單片機(jī)處理器，它自帶AD模塊與外部溫度檢測、水份采樣及轉(zhuǎn)化模塊及顯示屏和鍵盤輸入器相聯(lián)接，MSP430單片機(jī)處理器上還設(shè)有串行輸入接口，各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可直接從串行接口導(dǎo)入單片機(jī)處理器。
5.一種作物水份的測量方法，其特征在于先將一定量的作物測量樣本放入測量筒，電容式傳感器會通過相對介電常數(shù)轉(zhuǎn)化成電量，并通過555振蕩電路測電容改變可以獲得所需要的測量參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳遞給處理器模塊進(jìn)行分析處理；另一方面溫度檢測模塊由它的二極管作為溫度傳感器，并將溫度轉(zhuǎn)化成電信號傳送給處理器模塊，處理器模塊根據(jù)水份測試模塊和溫度檢測模塊傳入的數(shù)據(jù)，并通過處理器的程序?qū)y量所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分折并與事先預(yù)存在處理器中存儲器中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，在進(jìn)行對比和分析后，處理器將對比得到的結(jié)果通過顯示模塊在顯示屏中顯示出來。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水份測試儀包括筒體，在筒體的上部設(shè)有一測量筒，檢測模塊設(shè)置筒體內(nèi)部，其特征在于所述檢測模塊由水份采樣及轉(zhuǎn)化模塊和溫度檢測模塊組成，水份采樣及轉(zhuǎn)化模塊和溫度檢測模塊將采樣的信號輸出端與設(shè)置在筒體內(nèi)部的單片機(jī)處理器相聯(lián)，單片機(jī)處理器還與顯示屏和鍵盤輸入器相聯(lián)接，所述的顯示屏和鍵盤輸入器設(shè)置在筒體的外表面上，所述的水份測試模塊和溫度檢測模塊的感應(yīng)器均設(shè)置在測量筒內(nèi)；本產(chǎn)品具有可靠性高、準(zhǔn)確性好、使用方便的特點(diǎn)。
文檔編號G01N27/22GK1932499SQ20061005374
公開日2007年3月21日 申請日期2006年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月9日
發(fā)明者羅成石 申請人:羅成石, 林新光