[发明专利]一种在线电阻式谷物水分测量的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及农业技术领域，具体涉及一种在线电阻式谷物水分测量的装置及方法。

背景技术

谷物水分是影响谷物品质的一个重要因素，谷物含水量多少不但决定了谷物贮藏的安全性，也同样制约着谷物加工工艺与流通过程。谷物水分过高容易引起谷物发热、霉变、生虫等现象。利用谷物干燥机对谷物进行烘干，是目前降低谷物水分最行之有效的方法。干燥过程中，必须对谷物水分进行测量，以避免谷物水分过低，影响谷物营养成分及品质。

测量方法可分为人工取样离线测量方法和在线自动测量方法。在线自动测量方法能够自动取样、测量并显示，具有省时、省工、操作方便、节约人力等优点。常用的在线测量方法基于电阻测量原理，测量时，取样器的两个碾压式电极向内转动，挤压谷物颗粒使其破碎。由于谷物电阻随其含水量变化，因此通过测量两电极之间的电阻，就可以得到谷物水分。

现有的电阻式谷物水分测量装置和方法采用电压法测量谷物电阻，但由于谷物电阻很大，特别在谷物含水量较低时，使得测量信号弱、信噪比低、不利于信号传输。且在线测量时，取样器中不仅有谷物，还含有大量的灰尘、杂草等杂物，导致测量结果不真实、不准确，而现有的在线电阻式谷物水分测量装置不能很好地排除灰尘、杂草等杂物的影响。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种在线电阻式谷物水分测量的装置及方法，能够克服现有在线电阻式谷物水分测量装置的缺陷，能够按照设定的测量间隔自动对干燥机内谷物水分进行在线测量，并消除灰尘、杂草等杂物和温度的影响，得到准确的谷物水分。

（二）技术方案

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种在线电阻式谷物水分测量的装置，该装置包括：谷物干燥机、取样器以及测量仪；

谷物干燥机，用于吹出热风将谷物进行加热干燥；

取样器，安装在谷物干燥机的底部，用于对谷物进行取样，产生电阻信号和温度信号并发送给测量仪；

测量仪，用于接收所述电阻信号并通过阻频转换电路而输出频率信号，并保存频率值；接收所述温度信号，并保存温度值；根据频率信号处理算法，利用保存的频率值得到最终频率信号，并对保存的所有温度值求平均值，得到谷物温度；根据最终频率信号和谷物温度得到谷物水分。

其中，所述取样器包括：两个电极、温度传感器以及电机；

所述电极，用于碾压谷物，从而产生电阻信号；

所述温度传感器，用于产生温度信号；

电机，用于控制两个电极的转动。

其中，所述测量仪包括：开关电路、阻频转换电路、主控制器、显示触摸屏、按键以及存储器；

开关电路，用于选择阻频转换电路；

阻频转换电路，用于将电阻信号转换为频率信号；

主控制器，用于根据频率信号处理算法，得到最终频率信号；对采集的所有温度值求平均值，得到谷物温度；根据最终频率信号和谷物温度得到谷物水分；当连续多次测量的谷物水分不高于目标水分时，发出控制信号以关闭干燥机；

显示触摸屏，用于设置参数、显示谷物水分和显示干燥完成情况；

按键，用于设置参数；

存储器，用于存储所设置的参数。

其中，所述阻频转换电路具体包括：高水分阻频转换电路、中间水分阻频转换电路以及低水分阻频转换电路。

其中，所述测量仪进一步包括定时器，用于限定水分测量的时间间隔。

其中，所述阻频转换电路，将电阻信号R转换为频率信号f的公式为：

f=(a₁+a₂×R)^-1

其中，a₁、a₂为常数。

其中，所述测量仪，根据最终频率信号f和谷物温度T得到谷物水分M，其公式为：

M={n₁+n₂×ln(m₁+m₂×f^-1)}+k×(T₀-T)

其中，n₁、n₂为常数6，表示谷物种类不同；m₁=-a₁/a₂，m₂=1/a₂，表示不同的阻频电路；k为常数，表示温度补偿系数；T₀为常数，表示基准温度。