一種頻率測量法測糧食水分含量的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了糧食水分含量測量領(lǐng)域的一種頻率測量法測糧食水分含量的裝置，用以解決目前測量糧食水分含量技術(shù)研究存在的問題。該裝置由杯體電容、LC振蕩電路、分頻電路、計數(shù)電路、頻率水分含量轉(zhuǎn)換模塊、顯示電路構(gòu)成；其中，杯體電容、LC振蕩電路相連，構(gòu)成振蕩電路模塊；振蕩電路模塊、分頻電路、計數(shù)電路、頻率水分含量轉(zhuǎn)換模塊、顯示電路依次串聯(lián)；杯體電容采用杯體容器式結(jié)構(gòu)，為圓柱體，包括圓柱側(cè)面、底面和蓋板，且容器中有中心圓柱棒、第一圓柱棒、第二圓柱棒、第三圓柱棒、第四圓柱棒，用于構(gòu)成杯體電容Cx。本實用新型的有益效果為測量操作簡單、快速、便攜，測量結(jié)果穩(wěn)定、靈敏度高。
【專利說明】一種頻率測量法測糧食水分含量的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及糧食水分含量測量領(lǐng)域，特別涉及一種頻率測量法測糧食水分含量的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]糧食水分檢測對糧食的收購、運輸、儲存、加工、貿(mào)易都具有十分重要的意義。水分過高浪費運力和倉容，促使糧油生命活動旺盛，容易引起糧食發(fā)熱、霉變、生蟲及其他生化變化。在我國，由于水分檢測的技術(shù)不完善，每年有數(shù)百億斤的糧食因水分含量過高在運輸和存儲過程中出現(xiàn)霉爛變質(zhì)，造成了巨大的損失。而糧食水分含量過低，減少了糧食重量，影響了糧食品質(zhì)。因此，水分一直是糧食收購、運輸、儲存和加工過程中的一項重要質(zhì)量指標。采用快速的水分檢測方法，對糧食水分做出準確的度量是十分必要的。
[0003]糧食水分含量影響糧食物理、化學(xué)和生物特性，是糧食質(zhì)量的關(guān)鍵指標。目前國家標準為是:GB/T5497-1985。其中有105°C恒重法、定溫定時烘干法、隧道式烘箱法和兩次烘干法。玉米含水量測定按照GB/T10362-1995執(zhí)行。烘干測重法，測量時間長，實時性差，多適用于實驗室精確測量場合，不適用于大規(guī)?，F(xiàn)場測量。
[0004]因此，許多方法被提出來測量糧食水分，比如電阻法、電容法、平衡相對濕度法、核磁共振法、微波法、紅外法、中子法和卡爾菲休法等，其中常用的測量方法是電阻法和電容法，這些方法各有其優(yōu)缺點，但是它們一般代價都比較昂貴，且實時性差。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于，針對目前測量糧食水分含量技術(shù)研究存在的問題，提出一種頻率測量法測糧食水分含量的裝置，其特征是所述裝置由杯體電容、LC振蕩電路、分頻電路、計數(shù)電路、頻率水分含量轉(zhuǎn)換模塊、顯示電路構(gòu)成；
[0006]其中，所述杯體電容、LC振蕩電路相連，構(gòu)成振蕩電路模塊，用于產(chǎn)生振蕩信號；
[0007]所述振蕩電路模塊、分頻電路、計數(shù)電路、頻率水分含量轉(zhuǎn)換模塊、顯示電路依次串聯(lián)，用于測量高頻正弦信號的頻率，并將其轉(zhuǎn)換為糧食水分含量。
[0008]所述杯體電容采用杯體容器式結(jié)構(gòu)，為圓柱體，包括圓柱側(cè)面、底面和蓋板，且容器中有中心圓柱棒、第一圓柱棒、第二圓柱棒、第三圓柱棒、第四圓柱棒，用于構(gòu)成杯體電容Cx;
[0009]所述中心圓柱棒作為杯體電容的一極與所述LC振蕩電路相連；
[0010]所述杯體電容為不銹鋼，高度為110.0mm,外直徑為110.0mm,內(nèi)直徑為106.33mm ；
[0011]所述第一圓柱棒、第二圓柱棒、第三圓柱棒、第四圓柱棒和中心圓柱棒為不銹鋼，高度為110.0mm,直徑為7.33mm ；
[0012]所述中心圓柱棒固定于所述杯體電容軸心；
[0013]所述第一圓柱棒、第二圓柱棒、第三圓柱棒、第四圓柱棒分別平均分布，固定在所述中心圓柱棒四周,且任意相鄰兩個圓柱棒的距離為14.67*2 = 29.34mm。
[0014]所述LC振蕩電路用螺母固定在所述杯體電容的底部。
[0015]所述分頻電路、計數(shù)電路、頻率水分含量轉(zhuǎn)換模塊、顯示電路集成在所述杯體電容的蓋板上。
[0016]所述杯體電容底部的振蕩電路模塊與所述杯體電容蓋板上的分頻電路用導(dǎo)線連接振蕩電路與計數(shù)電路。
[0017]所述LC振蕩電路中的電容采用聚丙烯CBB型薄膜電容器，具有負溫度系數(shù)。
[0018]本實用新型實現(xiàn)了一種頻率測量法測糧食水分含量的裝置，其有益點如下:
[0019]I適合散裝糧食的快速測量，測量操作簡單、快速、便攜。
[0020]2本發(fā)明采取溫度補償措施，且LC振蕩回路采用溫度系數(shù)低的材料制成，因此測量結(jié)果穩(wěn)定。
[0021]3本發(fā)明測量精度高，由于采用測量頻率的方法，電容值的變化與頻率的變化非常靈敏，所以微小的水分變化都可以測出來。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是一種頻率測量法測糧食水分含量的結(jié)構(gòu)框圖。
[0023]圖2是振蕩電路模塊電路圖。圖中，(a)是三點式晶體振蕩電路；(b)是杯體電容和振蕩電路構(gòu)成的電路圖。
[0024]圖3是杯體電容的正視機械圖。
[0025]圖4是杯體電容底部的俯視機械圖。
[0026]圖中，1-第一圓柱棒；2_第二圓柱棒；3_第三圓柱棒；4_第四圓柱棒；5_中心圓柱棒。
[0027]圖5是杯體電容蓋板的俯視機械圖。

【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細說明。應(yīng)該強調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本實用新型的范圍及其應(yīng)用。
[0029]圖1是本實用新型的一種頻率測量法測糧食水分含量的結(jié)構(gòu)框圖。圖中的頻率測量法測糧食水分含量的裝置由杯體電容、LC振蕩電路、分頻電路、計數(shù)電路、頻率水分含量轉(zhuǎn)換模塊、顯示電路組成。其中杯體電容和LC振蕩電路相連，構(gòu)成振蕩電路模塊，用于產(chǎn)生振蕩信號。振蕩電路模塊用螺母固定在杯體電容的底部。
[0030]振蕩電路模塊、分頻電路依次串聯(lián)，振蕩電路模塊在杯體電容的底部,其他電路集成在杯體電容的蓋板上。分頻電路主要作用是把高頻信號頻率降下來用于顯示。
[0031]分頻電路、計數(shù)電路、顯示電路依次串聯(lián)，集成在杯體電容器的蓋板上，用于測量高頻正弦信號的頻率，并將其轉(zhuǎn)換為糧食水分含量。測量時可以將杯體電容的蓋板放置在杯體頂部；蓋板與底部振蕩電路之間是用導(dǎo)線連接振蕩電路與分頻電路。
[0032]圖2是振蕩電路模塊電路圖。
[0033]圖2(a)是三點式晶體振蕩電路圖。圖中采用常見的電容三點式振蕩電路實現(xiàn)LC振蕩，該電路簡單易行，變?nèi)荻O管電容作為組成LC振蕩電路的一部分，電容值會隨加在其兩端的電壓的變化而變化，從而達到變頻的目的。
[0034]圖中，Re，Re, RBl，RB2設(shè)置LC振蕩電路的靜態(tài)工作點，LI，Cl構(gòu)成LC振蕩電路，Ce, Dc接入LC振蕩電路改變振蕩頻率，構(gòu)成調(diào)頻電路。Rl、R2、R3提供變?nèi)荻O管工作所需的直流偏置。信號νΩ從C5接入，電感L2是一低通線圈，可以過濾掉信號的高頻部分。變?nèi)荻O管的接入方式為部分接入，如果去掉與之串聯(lián)的Ce則為全部接入。
[0035]圖2(b)是傳感器和振蕩電路構(gòu)成的調(diào)頻電路等效電路圖。圖中，用杯體電容代替(a)中的變?nèi)荻O管。
[0036]圖3是杯體電容的正視機械圖。
[0037]杯體電容為不銹鋼，高度為110.0mm,外直徑為110.0mm,內(nèi)直徑為106.33mm。
[0038]圖4是杯體電容的底部的俯視機械圖。
[0039]杯體電容采用杯體容器式結(jié)構(gòu)，為圓柱體，包括圓柱側(cè)面和底面，且容器中有中心圓柱棒5、第一圓柱棒1、第二圓柱棒2、第三圓柱棒3、第四圓柱棒4,用于構(gòu)成杯體電容Cx。
[0040]中心圓柱棒5作為電容的一極與振蕩電路板的電阻R3和電感L2相連，其他4根圓柱棒第一圓柱棒1、第二圓柱棒2、第三圓柱棒3、第四圓柱棒4也通過導(dǎo)線連接到LC振蕩電路板中的地線，并通過螺母固定。
[0041]所述第一圓柱棒、第二圓柱棒、第三圓柱棒、第四圓柱棒和中心圓柱棒為不銹鋼，高度為110.0mm,直徑為7.33mm。
[0042]所述中心圓柱棒5位于所述杯體電容軸心；
[0043]所述第一圓柱棒1、第二圓柱棒2、第三圓柱棒3、第四圓柱棒4分別平均分布，固定在所述中心圓柱5棒四周，且任意相鄰兩個圓柱棒的距離為14.67*2 = 29.34mm。
[0044]圖5是杯體電容蓋板的俯視機械圖。
[0045]分頻電路、計數(shù)電路、顯示電路依次串聯(lián)，集成在杯體電容器的蓋板上。由圖4可以看出，顯示電路中的顯示器為邊長為50mm的正方形，它嵌在蓋板中心，用來顯示測量的糧食水分含量。
[0046]另外，本實用新型裝置還采取一些增加測量穩(wěn)定度的措施:
[0047]ILC振蕩回路采用高可靠性、不易發(fā)生機械變形的元器件，此外LC器件采用溫度系數(shù)低的材料制成。其中，不同的元件的溫度系數(shù)范圍是不相同的，因此，在實際電路連接中，對每一種元件，都要選取溫度系數(shù)較低的那種，使得測量效果更加穩(wěn)定。電容C5、C6可采用聚丙烯CBB型薄膜電容器，具有負溫度系數(shù)。
[0048]2溫度補償措施
[0049]使L與C的變化量與Λ L與Λ C的變化量相互抵消以維持恒定的振蕩頻率，其回路的損耗電阻r很小，即Q值很高，則振蕩頻率可以近似的用回路的固有頻率&來表示。
[。_ 叫。二 ^
[0051]由于外界因素的影響，使LC產(chǎn)生微小的變量AL、Λ C，因而引起振蕩頻率的變化為
Of0 Of0I /AL AC\
[0052]M = —AL + —AC ? - -/0 (τ + —)
[0053]因此，選用合適的負溫度系數(shù)的電容器(電感線圈的溫度系數(shù)恒為正值)，使得AC/C與AL/L互相抵消，則Af可減為零，這就是溫度補償法。
[0054]由于溫度補償法使得在實際應(yīng)用中頻率f不會出現(xiàn)偏差，而頻率f又和糧食水分含量之間存在確定的非線性函數(shù)關(guān)系，因此，溫度補償法使得糧食水分含量的測量更加精確。
[0055]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種頻率測量法測糧食水分含量的裝置，其特征是所述裝置由杯體電容、LC振蕩電路、分頻電路、計數(shù)電路、頻率水分含量轉(zhuǎn)換模塊、顯示電路構(gòu)成； 所述杯體電容、LC振蕩電路相連，構(gòu)成振蕩電路模塊,用于產(chǎn)生振蕩信號； 所述振蕩電路模塊、分頻電路、計數(shù)電路、頻率水分含量轉(zhuǎn)換模塊、顯示電路依次串聯(lián)，用于測量高頻正弦信號的頻率，并將其轉(zhuǎn)換為糧食水分含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頻率測量法測糧食水分含量的裝置，其特征在于，所述杯體電容采用杯體容器式結(jié)構(gòu)，為圓柱體，包括圓柱側(cè)面、底面和蓋板，且容器中有中心圓柱棒、第一圓柱棒、第二圓柱棒、第三圓柱棒、第四圓柱棒，用于構(gòu)成杯體電容Cx ； 所述中心圓柱棒作為杯體電容的一極與所述LC振蕩電路相連；所述第一圓柱棒、第二圓柱棒、第三圓柱棒、第四圓柱棒與所述LC振蕩電路中的地線相接； 所述杯體電容為不銹鋼，高度為110.0mm,夕卜直徑為110.0mm,內(nèi)直徑為106.33mm ； 所述第一圓柱棒、第二圓柱棒、第三圓柱棒、第四圓柱棒和中心圓柱棒為不銹鋼，高度為 110.0mm,直徑為 7.33mm ； 所述中心圓柱棒固定于所述杯體電容軸心； 所述第一圓柱棒、第二圓柱棒、第三圓柱棒、第四圓柱棒分別平均分布，固定在所述中心圓柱棒四周，且任意相鄰兩個圓柱棒的距離為14.67*2 = 29.34mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種頻率測量法測糧食水分含量的裝置，其特征在于，所述LC振蕩電路用螺母固定在所述杯體電容的底部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種頻率測量法測糧食水分含量的裝置，其特征在于，所述分頻電路、計數(shù)電路、頻率水分含量轉(zhuǎn)換模塊、顯示電路集成在所述杯體電容的蓋板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種頻率測量法測糧食水分含量的裝置，其特征在于，所述杯體電容底部的振蕩電路模塊與所述杯體電容蓋板上的分頻電路用導(dǎo)線連接振蕩電路與計數(shù)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頻率測量法測糧食水分含量的裝置，其特征在于，所述LC振蕩電路中的電容采用聚丙烯CBB型薄膜電容器，具有負溫度系數(shù)。
【文檔編號】G01N27/22GK203965376SQ201420412220
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】石慶蘭, 高萬林, 董喬雪, 徐云, 劉云玲, 楊麗麗, 馮磊, 孫明 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)