[发明专利]电子牙式冰冻粮食水分快速测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及粮食水分测量，具体涉及一种电子牙式冰冻粮食水分快速测量方法。

背景技术

粮食水分测量与我国七亿农民利益密切相关，也事关我国的粮食安全。水分含量是评价粮食质量的重要指标之一。粮食水分检测对于粮食的征购、加工、储藏、运输都具有重要意义。采用正确的水分检测方法，对粮食水分做出准确的度量是十分必要的。在我国，水分检测技术尚不够完善，特别是对于冰冻粮食的测量与检测仍存在较大问题。目前国内粮食收购时,仍存在检测人员用手摸牙咬,凭经验来判断粮食的水分的现象,测定结果不够可靠，粮食品质无法得到准确判断。这使得国家收购的粮食的质量难以保证，国家和农民的利益没有得到共同维护。

粮食水分测量领域应用较多的方法主要有传统方法（烘干法）、微波测量法、电容法、核磁共振测量法。其中，传统方法（烘干法）测量周期长，难以满足现代生产对速度和连续化的要求；微波测量法测量结构受温度等因素影响，结果不够准确；电容法测量结果受物料形状、密度等因素影响，仪器价格高；核磁共振测量法仪器昂贵，保养费用大。

我国粮食产区主要集中在东北、华北、西南、西北，其中北方的辽、吉、黑、内蒙、晋、冀、鲁、豫8省区生产了全国70％以上的粮食作物。国家统计局根据2009年全国1%人口抽样调查数据推算，我国7.37亿农村人口当中约有70%集中在冬季粮食检测会受到低温影响的北方各省。由于北方冬季天寒地冻，粮食颗粒内自由水结冰，粮粒表面形成霜膜，谷物介电常数及导电率发生大幅度改变，现今在粮食水分检测领域广泛使用的测量方法均随之失效。

低温环境粮食水分快速检测方面的问题得到人们越来越多的重视，而冰冻状态下粮食水分的快速测量更是亟待解决的重要问题。必须尽快找到一种更准确、快速、简便且符合水分测定实际情况的检测方法以满足日常的检验要求, 维护贸易双方的合法权，同时，相关仪器的研发也刻不容缓。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服常用的测量仪器在冰冻状态下测量粮食含水率失效的问题，提出了一种新型的快速测量冰冻状态下粮食水分的方法：根据实验测量得到的冰冻状态谷物水份含量与其硬度的函数关系来测量含水率。

本发明是根据实验测量得到的冰冻状态谷物水份含量与其硬度的函数关系,如黄豆的硬度与含水率关系为y= -0.2834Ln(x)+1.5018(y为含水率；x为硬度），提出“电子牙”的研究方案来检测冰冻状态下粮食的含水量。

本发明解决技术问题所采取的技术方案为：

本发明采用钳式机械结构模拟生物口腔内牙齿的咬合过程，通过冰冻状态粮食硬度与含水率之间的关系，测量冰冻粮食水分含量,具体是：

步骤(1)在应变梁上粘贴上应变片、下应变片，再与电桥放大电路、单片机与显示电路相连，组成传感器系统。

步骤(2)将待测冰冻粮食置于电子牙下端口的凹槽中，调节粮食位置至凹槽中心位置，保证外力咬合时，电子牙上端口的测针尖端正对着被测粮食中心。

步骤(3)调整好被测粮食的位置后，给电子牙施加咬合力，通过安装在应变梁上的上应变片、下应变片准确测出压碎粮食过程中的硬度，并通过冰冻粮食含水量和硬度之间的对应关系，利用电桥放大电路、单片机与显示电路后，最终显示被测粮食的含水量。

所述的应变梁其设计过程可由以下步骤推导：在力                                               的作用下，弹性元件发生弯曲变形，所受的弯矩为，其中为弹性元件受力点与应变片之间的距离；横截面上正应力的计算公式为，其中为任意应力点到中性轴之间的距离；对于矩形截面，中性轴位置在几何中心线上，矩形截面的惯性矩为，其中、分别是应变梁的长度与厚度；再结合胡克定律可得，其中为弹性模量。

所述的钳式机械结构中，，其中为咬合力作用点到支点的距离，为握力作用点到支点的距离。

所述的电子牙上端口的测针为高度为、锥角为的圆锥，且，。

所述的电子牙上端口的测针为高度为的棱锥，且，。

所述的电子牙下端口的凹槽为V形槽，槽长为，槽宽，槽深，底宽，角度，且，，，，。

所述的电子牙下端口的凹槽为椭球形槽，槽长为，槽宽，槽深，且，，。

所述的电子牙下端口的凹槽为方形槽，槽长为，槽宽，槽深，且，，。

本发明的有益效果：

本发明提出了一种新型的测量冰冻状态下粮食含水率的方法：根据冰冻状态谷物水份含量与其硬度的函数关系来测量含水率。