專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電容式秸稈含水率檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種電容式秸稈含水率檢測(cè)裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及農(nóng)業(yè)物料含水率檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電容式的秸稈含水率檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
[0002]含水率是農(nóng)作物秸稈回收再利用技術(shù)中一項(xiàng)重要的指標(biāo)，農(nóng)作物秸稈的含水率對(duì)于秸稈的加工再利用有很大的影響，甚至含水率在一定程度上決定了其成品的品質(zhì)，而傳統(tǒng)的加熱烘干法在測(cè)量含水率方面存在測(cè)試周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的缺陷，所以如何快速準(zhǔn)確的測(cè)定秸稈含水率成為提高農(nóng)作物秸稈利用效率的重要問(wèn)題。[0003]目前，農(nóng)業(yè)物料含水率檢測(cè)裝置所采用的方法主要有微波式、中子式、紅外式、核磁共振式、電阻式和電容式。相比較而言電容式的含水率檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，在實(shí)際應(yīng)用中易于實(shí)現(xiàn)快速連續(xù)測(cè)量，有利于推廣應(yīng)用，因此這種方法已經(jīng)成為檢測(cè)農(nóng)業(yè)物料含水率的主要方法之一。電容法是基于農(nóng)業(yè)物料介電特性的間接檢測(cè)方法，電容法檢測(cè)農(nóng)業(yè)物料含水率是利用農(nóng)業(yè)物料作為良好電介質(zhì)的特性，根據(jù)不同含水率的物料介電參數(shù)的差異，通過(guò)測(cè)量介電參數(shù)的變化得到物料的含水率。測(cè)量時(shí)，將被測(cè)物料作為電介質(zhì)置于電容傳感器當(dāng)中，通過(guò)測(cè)量與其介電參數(shù)呈線性相對(duì)應(yīng)關(guān)系的電容傳感器的電容值間接得到樣品的含水率。電容檢測(cè)法具有對(duì)被測(cè)樣品取樣要求不高的優(yōu)點(diǎn)。但是電容法檢測(cè)物料含水率時(shí)，電容值不僅受到含水率的影響，還受到樣品溫度以及容積密度即樣品的壓實(shí)度的影響，因此在檢測(cè)中必須綜合考慮多個(gè)影響因素，才能實(shí)現(xiàn)相對(duì)較高的測(cè)量精度。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)物料含水率測(cè)量?jī)x器及設(shè)備多側(cè)重于糧食以及牧草等農(nóng)業(yè)物料，實(shí)際應(yīng)用中，專(zhuān)用于農(nóng)作物秸稈含水率的測(cè)量裝置和設(shè)備尚未有見(jiàn)，且現(xiàn)有的儀器沒(méi)有考慮溫度和容積密度的影響，致使測(cè)量精度不高。發(fā)明內(nèi)容[0004]針對(duì)現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)物料含水率檢測(cè)技術(shù)和農(nóng)作物秸稈含水率檢測(cè)裝置存在的問(wèn)題， 本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的電容式秸稈含水率檢測(cè)裝置，利用秸稈含水率與電容傳感器的電容值及影響因素溫度、容積密度的數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)了農(nóng)作物秸稈含水率快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)。[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種電容式秸稈含水率檢測(cè)裝置，包括有傳感器、檢測(cè)及控制電路、顯示裝置、輸入設(shè)備、PC機(jī)組成，所述傳感器包括電容傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器；所述的檢測(cè)及控制電路包括電容信號(hào)檢測(cè)及處理模塊、 壓力信號(hào)檢測(cè)及處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和主控制器；所述的溫度傳感器與主控制器連接； 所述的電容傳感器與電容信號(hào)檢測(cè)及處理模塊連接，所述電容信號(hào)檢測(cè)及處理模塊與A/D 轉(zhuǎn)換模塊連接；所述的A/D轉(zhuǎn)換模塊與主控制器連接；所述的壓力傳感器與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接；所述顯示裝置、輸入設(shè)備模塊、PC機(jī)分別與主控制器連接。[0006]所述的電容傳感器采用平行極板式電容傳感器。[0007]所述溫度傳感器采用數(shù)字式溫度傳感器。[0008]所述溫度傳感器采用模擬式溫度傳感器。[0009]所述壓力傳感器采用電阻應(yīng)變式壓力傳感器。[0010]所述的主控制器采用AT89S52單片機(jī)芯片。[0011]所述的電容信號(hào)檢測(cè)及處理模塊采用交流電容檢測(cè)電路，包括正弦激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器、二階有源帶通濾波器、C/V轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)放大器和有效值一直流轉(zhuǎn)換電路。其基本檢測(cè)原理是利用確定頻率的正弦激勵(lì)信號(hào)作為電容傳感器的輸入信號(hào)，c/ν轉(zhuǎn)換電路將電容傳感器的電容值轉(zhuǎn)換為易于直接測(cè)量的電壓值，經(jīng)由信號(hào)放大器后接有效值檢測(cè)電路最后輸出與被測(cè)電容線性相對(duì)應(yīng)的直流電壓，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送至單片機(jī)處理，轉(zhuǎn)換成電容值。[0012]所述的溫度信號(hào)檢測(cè)模塊，接收溫度傳感器信號(hào)，直接與主控制器相連。[0013]所述的壓力信號(hào)檢測(cè)及處理模塊包括放大器和緩沖器，用于接收和處理壓力傳感器的信號(hào)，輸出直流電壓。壓力信號(hào)檢測(cè)及處理模塊接A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出至主控制器，經(jīng)主控制器處理轉(zhuǎn)換成秸稈樣品的容積密度值。本裝置采用雙壓力傳感器，檢測(cè)數(shù)據(jù)取平均值。[0014]所述的顯示裝置采用字符型或漢字圖形顯示裝置，用于顯示被測(cè)秸稈樣品的溫度和含水率值。[0015]所述的輸入設(shè)備模塊包括秸稈種類(lèi)選擇鍵，包括有玉米、小麥、稻谷按鍵，含水率測(cè)量鍵、數(shù)據(jù)保存鍵和使用方法簡(jiǎn)介鍵。[0016]所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊采用串口通信電路實(shí)現(xiàn)。[0017]所述的檢測(cè)及控制電路、顯示裝置、輸入設(shè)備模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊均安裝于裝置盒中ο[0018]本實(shí)用新型的測(cè)量原理及方法是，將被測(cè)秸稈樣品置于電容傳感器的探針電極中，由于樣品含水率的不同，其介電常數(shù)也不相同，因此由公式可知，[0019]
權(quán)利要求1.一種電容式秸稈含水率檢測(cè)裝置，包括傳感器(9)、檢測(cè)及控制電路(10)、顯示裝置 (19)、輸入設(shè)備(20)、PC機(jī)(22)，其特征在于，所述傳感器(9)包括電容傳感器(11)、溫度傳感器(13)和壓力傳感器(12)；所述檢測(cè)及控制電路(10)包括電容信號(hào)檢測(cè)及處理模塊 (14)、壓力信號(hào)檢測(cè)及處理模塊(15)、A/D轉(zhuǎn)換模塊(17)和主控制器(18);所述溫度傳感器 (13)與主控制器(18)連接；所述電容傳感器(11)與電容信號(hào)檢測(cè)及處理模塊(14)連接， 所述電容信號(hào)檢測(cè)及處理模塊(14)與A/D轉(zhuǎn)換模塊(17)連接；所述A/D轉(zhuǎn)換模塊(17)與主控制器(18)連接；所述壓力傳感器(12)與A/D轉(zhuǎn)換模塊(17)連接；所述顯示裝置(19)、 輸入設(shè)備模塊(20 )、PC機(jī)(22 )分別與主控制器(18 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電容式秸稈含水率檢測(cè)裝置，其特征在于，所述電容傳感器(11)采用平行極板式電容傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電容式秸稈含水率檢測(cè)裝置，其特征在于，所述溫度傳感器 (13)采用數(shù)字式溫度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述電容式秸稈含水率檢測(cè)裝置，其特征在于，所述溫度傳感器 (13)采用模擬式溫度傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述電容式秸稈含水率檢測(cè)裝置，其特征在于，所述壓力傳感器(12)采用電阻應(yīng)變式壓力傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式秸稈含水率檢測(cè)裝置，其特征在于，所述主控制器 (18 )采用AT89S52單片機(jī)芯片。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電容式秸稈含水率檢測(cè)裝置，包括傳感器、檢測(cè)及控制電路、顯示和輸入設(shè)備、PC機(jī)，所述傳感器包括電容傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器；所述檢測(cè)及控制電路包括電容信號(hào)檢測(cè)及處理模塊、壓力信號(hào)檢測(cè)及處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和主控制器；所述溫度傳感器與主控制器連接；所述電容傳感器與電容信號(hào)檢測(cè)及處理模塊連接，所述電容信號(hào)檢測(cè)及處理模塊與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接；所述A/D轉(zhuǎn)換模塊與主控制器連接；所述壓力傳感器與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接；所述顯示裝置、輸入設(shè)備、PC機(jī)分別與主控制器連接。該裝置利用秸稈含水率與電容傳感器的電容值及影響因素溫度、容積密度的數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)了農(nóng)作物秸稈含水率快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N27/22GK202305463SQ20112042973
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者劉馳, 朱新華, 楊軍, 郭康權(quán), 郭文川 申請(qǐng)人:西北農(nóng)林科技大學(xué)