袖珍式糧食水分快速測定儀的製作方法
2023-06-06 23:16:21
專利名稱:袖珍式糧食水分快速測定儀的製作方法
本實用新型涉及一種電容法糧食水份快速測定儀，特別是一種將可測範圍的糧食裝入傳感器後所增加的電容量預置(保存)作為基準，使之在測定時與顯示儀表量程進行比較校正，同時能夠對被測糧食隨溫度變化而產生的誤差進行跟蹤補償的袖珍式糧食水份測定儀。
電容法測水儀比其它方法的電測水儀具有許多獨特的優點，(例如對水份含量的反映靈敏，對糧食籽粒間水份分佈和分配不均影響不大，測定時不需粉碎等)。但現有的電容法水份測定儀由於受到不同溫度、溼度及周圍環境影響，使得儀器內部各種元件性能、參數、電路分佈電容、振蕩頻率等也產生了變化，造成測水儀自身存在的誤差。特別在實際應用中由於糧食的介電常數隨溫度高低在變化，現有的水份測定儀是採取在內部電路裝置敏感元件進行補償，或者採用手動補償的方法，但由於被測定的糧食溫度與環境氣溫不盡相同，環境氣溫與儀器內部元器件溫度不盡相同，因此這種方法不能夠反應出糧食被測定時的真實溫度訊號，不能夠得到理想的溫度補償效果。此外現有的電容法糧食水份測定儀功耗大，工作電源在6伏以上，造價比較高。
本實用新型的目的是提供一種造價比較低廉，可供糧食收購及保管人員隨身攜帶，並能快速巡迴測定糧食水份的電容式袖珍糧食水份測定儀。
它與現有產品不同之處在於將儀器可測範圍的糧食裝入傳感器後所增加的電容量，用瓷介微調電容模擬預置入電路作為基準，使之在測定時與顯示儀表量程範圍進行比較校正，以克服電路中間環節各種元件參數受環境溫度影響使儀器本身出現的誤差。其次是把用於溫度補償的熱敏電阻直接裝置在電容傳感器內部，以反映糧食隨溫度變化的實際訊號，並通過墊整補償電路來改變表頭分流，實現跟蹤補償及自動修正因糧食溫度變化而產生的測定誤差。
由於上述兩點措施的實現，使該測定儀只需使用一對5＃電池(3伏)電源，就能連續測試數千次，並具有測定精度高的優點，簡單實用。
下面將結合附圖進一步說明圖1是袖珍式糧食水份快速測定儀電路原理圖。
圖2是溫度敏感元件安裝在電容傳感器內部示圖。
在圖1中，整個電路是由振蕩電路、電容傳感模擬轉換電路、阻抗變換放大電路、差動放大電路、熱敏墊整補償電路、指示儀表及電源穩壓電路等部份組成。振蕩電路由三極體BG1、電阻R1、R2、R3、電容C1、C2、C3以及振蕩線圈L組成；電容傳感模擬轉換電路由傳感器C0、瓷介微調電容C4～C12及轉換開關K2、品種選擇開關K1a連、K1b連組成，阻抗變換放大電路由場效應管BG2、三極體BG3、電阻R4～R9及電容C13、C14組成，整流電路由D1、D2組成，差動放大電路由三極體BG4、BG5、電阻R10、R11、R12、R13、R14、R15組成，熱敏墊整補償電路由裝置在電容傳感器內的熱敏電阻R24、微調電阻R16～R23、R25及品種選擇開關K1c連、K1d連組成，電源穩壓電路由BG6、BG7、電阻R26、R27、R28、電容C17及發光二極體D3組成。
振蕩電路由於採取了電源穩壓及負反
等措施，產生出振幅和頻率穩定的訊號，振蕩訊號通過電容傳感模擬轉換電路偶合到阻抗變換放大電路。測定水份時將糧食樣品裝入電容傳感器C0中作為介質，由於糧食樣品的含水量不同，介質的介電常數也不同，傳感器的電容量及容抗也不同，因而藕合到下一級電路的訊號大小也不同。藕合訊號經阻抗變換放大電路進行放大，並經整流電路變成直流訊號，輸出到差動放大電路的輸入端，經放大後由指示儀表指出讀數。電源穩壓電路的作用能保證電源電壓下降到70％時，儀器的工作電壓仍能穩定不變。
在上述電路中是將品種選擇開關K1a連所對應的瓷介微調電容C5～C8及K1b連所對應的瓷介微調電容C9～C12進行調整，使其分別等於裝入傳感器內各品種糧食可測水份範圍上限及下限時所增加的電容值(大米的可測水份範圍A類標準；下限為10％、上限為20％)，由於瓷介微調電容的品質極高，能夠將模擬的電容值精確長久地預置(保存)起來，在測定水份時起到比較校正儀表的作用。當轉換開關K2撥到K2a擋時，阻抗變換放大電路所接受的輸入訊號就相當於被測糧食在可測水份範圍下限時的輸入訊號，這時只要調節平衡可調電阻R14，就能使指示儀表錶針指示零位(即可測水份範圍的下限值，例如大米為10％)。當轉換開關K2撥到K2c擋時，阻抗變換放大電路所接受的輸入訊號就相當於被測糧食在可測水份範圍上限時的輸入訊號，這時只要調節負反
可調電阻R15，就能使儀表錶針指示滿度(即可測水份範圍的上限值，例如大米為20％)。因此，將轉換開關撥到K2b擋時，裝入傳感器C0內被測糧食水份含量就是下限與上限之間的數值(例如10％～20％之間)。零位及滿度調節需反覆進行幾次，直到錶針指示準確為止。微調電容C4對整個電容傳感模擬轉換電路取到補償作用，使輸出具有較好的線性。這種測試時使指示儀表與電路中預置(保存)的糧食水份電容量進行比較校正的方法、被免了電路中間環節受各種外界因素影響而使儀器出現的誤差，它不但保證了儀器可測糧食水份範圍的上限與下限能指示出標準數值，而且在上限與下限之間(例如10％～20％之間)任一數值所出現的飄移極小，從而有效地提高了測試精度。
對於糧食介電常數受溫度影響而產生的測定誤差，其自動補償方法是這樣實現的實驗證明，當糧食溫度升高時，其介電常數也大，傳感器C0的電容值也增大，錶針所指數值趨於增大。此時裝置在電容傳感器內的熱敏電阻R24阻值減小，與表頭並聯的墊整補償電路等效阻值也減小，分流增大，錶針所指示的數值趨於減小。當糧食溫度降低時，整個作用過程與上述相反，克服因被測糧食溫度不同而造成的測定誤差。適當調整品種選擇開關K1c連所對應的微調電阻R16～R19及K1d連所對應的微調電阻R20～R23，可以對各種被測糧食在不同溫度下出現的測定誤差進行跟蹤補償。
下面按照圖1舉例說明被測糧食溫度在5℃和25℃時如何實現跟蹤補償例如某一種被測糧食溫度在5℃時差動放大器輸出訊號電壓U1(5℃)等於40mv，在25℃時輸出訊號電壓U1(25℃)增大到43mv，表頭內阻yo等於1200Ω，當表頭兩端訊號電壓U2等於25.3mv時，錶針所指數值與105°標準法所測數值相等。通過計算及測試結果，若將品種選擇開關K10連所對應品種的補償電阻(例如R16)調整為20143Ω，將K1d連所對應的墊整電阻(例如R20)調整為475Ω，就可保證被測品種糧食在5℃及25℃時表頭兩端訊號電壓均等於25.3mv，即錶針所指刻度與105°標準法所測數值相等。
下面可通過計算證明已知被測糧食溫度在5℃、25℃時，熱敏電阻R24阻值分別等於3050Ω和1450Ω。
在5℃、25℃時與表頭並聯的墊整補償電路等效阻值R分別是R(5℃)＝ (R16×[R20+R24(5℃)])/(R16+R20+R24(5℃)) ＝ (20143×(475＋3050))/(20143＋475＋3050) ＝ 71004075/23668 ＝3000ΩR(25℃)＝ (R16×[R20+R24(25℃)])/(R16+R20+R24(25℃)) ＝ (20143×(475＋1450))/(20143＋475＋1450) ＝ 38775275/22068 ＝1757Ω在5℃、25℃時表頭兩端電壓U分別等於
通過計算看出當被測糧食溫度為5℃、25℃時可實現跟蹤補償；使表頭兩端電壓均等於25.3mv，錶針指示刻度與105°標準法所測的數值相等，同時也保證了被測糧食溫度在－10℃～40℃整個範圍內具有較好的補償效果。
附圖可作為本實用新型的實施例。
圖1中BG1、BG3、BG4、BG5、BG7均採用3DG201B、BG2採用3D01F、BG6採用3AX31B、D1、D2採用2AP10、L採用LTF－1－1，其它阻容值如下R1——130KΩ R12——1KΩ C1——51PFR2——330KΩ R13——150KΩ C2——5100PFR3——220Ω R14——270KΩ C3——0.01μFR4——750KΩ R15——220Ω C4～C12——2／7PFR5——1.2KΩ R16～R19——24KΩ C13——5100PFR6——470KΩ R20～R23——2.2KΩ C14——0.01μFR7——470KΩ R24——1.5KΩ C15——0.01μFR8——1.6KΩ R25——500Ω C16——0.022μFR9——1KΩ R26——1.3KΩ C17——1μFR10——510KΩ R27——1KΩ D3——2EFG3R11——1KΩ R28——1.6KΩ ——圖2中1表示傳感器塑料外殼、2表示電容極板、3表示熱敏電阻、4表示連接插鎖。
權利要求
1.一種袖珍式糧食水份快速測定儀，由振蕩電路、電容傳感模擬轉換電路、阻抗變換放大電路、整流電路、差動放大電路、熱敏墊整補償電路、指示儀表及電源穩壓電路組成，其特徵在於a、所述電容傳感模擬轉換電路中，採用了瓷介微調電容C5～C12作為模擬糧食水份可測範圍上限值和下限值的基準電容，這些基準電容的一端共同與BC1的集電極相連接，另一端分別與品種選擇開關K1a連、K4b連各檔位觸點相連接，K1a連及K1b連的動觸點經過轉換開關K2的控制之後，與BC2的柵極接通；b、所述熱敏墊整補償電路中，採用了熱敏電阻R24、可調電阻R16～R23組成溫度補償電路，R16～R23的一端共同與表頭的一端相連接，另一端分別與品種選擇開關K1C連、K1d連各檔位觸點相連接，K1d連的動觸點與熱敏電阻R24的一端相連接，R24的另一端與K1C連的動觸點一同接到表頭的另一端；c、所述穩壓電路中採用了c17作為旁路電容，它與BC6的集電極和發射極相併聯。
2.如權利要求
1.所述的電容傳感模擬轉換電路，其特徵是品種選擇開關K2a連所對應的微調電容及K2b連所對應的微調電容經調試後，分別等於糧食水份可測範圍上限值和下限值時裝入傳感器C0後所增加的電容量。
3.如權利要求
1.所述的熱敏墊整補償電路，其特徵是將熱敏電阻R24裝置在電容傳感器C0內部，能夠直接與糧食相接觸。
專利摘要
一種可供糧食收購及保管人員隨身攜帶，並能快速測定糧食水分的電容式袖珍型糧食水分測定儀。該儀器是將可測水分範圍的糧食裝入傳感器後的電容量模擬預置入電路中作為基準，使之在測定時與顯示儀表量程範圍進行比較校正，克服了儀器受溫度及溼度影響所出現的誤差。其次把用於溫度補償的熱敏電陰裝置在電容傳感器內部，實現跟蹤補償及自動修正糧食溫度不同時產生的測定誤差。
文檔編號G01N27/22GK87206844SQ87206844
公開日1988年5月18日 申請日期1987年4月27日
發明者李德恆 申請人:李德恆導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan