[发明专利]一种在线式谷物水分实时监测系统及方法

权利要求书

1.一种在线式谷物水分监测系统，其特征在于，包括平板型电容传感器(1)和测距传感器a(5)和测距传感器b(6)；平板型电容传感器(1)设置在中空平行四边形柱(10)内，且平板型电容传感器(1)的两个极板上下平行设置；所述平板型电容传感器(1)的外侧设置有极板绝缘层(2)；

所述中空平行四边形柱(10)置于流道上，且与流道接触的中空平行四边形柱(10)面外侧上设置有力传感器(4)；

所述平板型电容传感器(1)内部设置有温度传感器(3)；所述温度传感器(3)用于检测流道内籽粒的温度；所述平板型电容传感器(1)用来检测籽粒的电容；所述力传感器(4)检测谷物的力；

所述测距传感器a(5)设置在中空平行四边形柱(10)出口端的正上方位置处，所述测距传感器b(6)设置在中空平行四边形柱(10)入口端的正上方位置处，且测距传感器a(5)探头和测距传感器b(6)探头的连线与流道底面平行；

所述测距传感器a(5)和测距传感器b(6)用来分别检测籽粒高度位置，即测距传感器a(5)竖直下方最上端的籽粒与测距传感器a(5)的距离H₁，测距传感器b(6)竖直下方最上端的籽粒与测距传感器b(6)的距离H₂。

2.根据权利要求1所述的在线式谷物水分监测系统，其特征在于，还包括信号处理电路(7)、数据处理系统(8)和人机交互界面(9)；所述信号处理电路(7)接收平板型电容传感器(1)、力传感器(4)、测距传感器a(5)和测距传感器b(6)传递的信号，并把信号传送到数据处理系统(8)，数据处理系统(8)将信号处理后，并把处理后的结果反映在人机交互界面(9)上。

3.一种在线式谷物水分监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在谷物密实度在线监测过程中，使用平板型电容传感器(1)检测谷物电容值、温度传感器(3)检测谷物温度值，力传感器(4)检测谷物的力，从而得到力传感器(4)在流道上的垂直分力，使用测距传感器a(5)和测距传感器b(6)检测监测区域前后两端谷物高度值；

步骤二：使用信号处理电路(7)对平板型电容传感器(1)、温度传感器(3)、力传感器(4)、测距传感器a(5)和测距传感器b(6)的输出信号进行处理并上传至数据处理系统(8)；

步骤三：数据处理系统(8)使用力传感器检测值及测距传感器a(5)和测距传感器b(6)对谷物高度检测值计算谷物密实度；

其中，数据处理系统(8)根据谷物电容检测值计算当前谷物水分、谷物密实度，并结合谷物温度检测值对当前谷物水分进行密实度及温度补偿，将检测结果传送至人机交互界面(9)进行显示，实现当前时刻谷物水分的在线精确检测；谷物密实度计算公式如下所示：

其中，M₀-平板型电容传感器，中空平行四边形柱的质量之和；ρ-谷物密实度；M-谷物质量；V-平板型电容传感器，中空平行四边形柱及其内部和上表面谷物体积之和；V₁-平板型电容传感器和中空平行四边形柱本身体积之和，不含腔内空间体积；N-力传感器检测值；g-重力加速度；α-流道角度；A-中空平行四边形柱的边宽；B-中空平行四边形柱的边长；H-测距传感器与下方流道的距离；H₁-测距传感器a至竖直下方最上端籽粒的距离；H₂-测距传感器b至竖直下方最上端的籽粒的距离。

4.根据权利要求3所述的在线式谷物水分监测方法，其特征在于，在线谷物水分精确检测公式如下：

Moisture＝f(c,t,ρ)

其中Moisture-谷物含水率；c-检测电容值；t-检测温度值；ρ-谷物密实度。