可用於準確檢測水分的裝置的製作方法

2023-06-14 22:48:01

本發明涉及一種檢測裝置，具體涉及可用於準確檢測水分的裝置。

背景技術：

隨著科學技術的發展和生活水平的提高，人們對糧食、種子、醫藥、化工、食品等物料的需求越來越多。水分含量直接影響這些物料的安全儲藏和貿易定級，因此，儲藏、貿易過程中的水分檢查十分重要。糧食乾燥是糧食安全儲藏的重要環節，它是一個連續的生產過程，其流程是：首先將原糧食經過處理後送入乾燥塔，再經過預熱、乾燥、緩蘇，待冷卻至常溫，達到安全水分的14％左右排出乾燥塔，在此過程中，糧食的水分在線檢測是制約糧食乾燥系統的核心技術。

長期以來，物品的水分含量一般依靠手搓嘴咬憑經驗判斷，誤差很大，極不可靠，致使大量糧食、種子、藥材等物品在儲藏和運輸過程中黴爛變質，造成巨額損失。傳統的水分檢測方法分為直接法和間接法，測量原理包括電阻式、電容式、微波式、中子式、稱重法等。現有這些方法中，離線式的測量精度較高，適用於實驗室測量。針對目前的水分測量方法和乾燥設備的具體情況，傳統的水分測量方法不能完成糧食水分的在線實時檢測、線性與溫度的修正，也不可以實現實時控制和報警。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，目的在於提供可用於準確檢測水分的裝置，其通過採用溫度傳感器和中央處理器，以及與中央處理器相連的鍵盤和顯示器，不僅可以完成糧食水分的在線實時檢測，還可以通過鍵盤完成糧食水分的線性與溫度修正，從而使檢測結果更加準確。

本發明通過下述技術方案實現：

可用於準確檢測水分的裝置，包括依次連接的水分檢測器、電容電壓轉換器、直流放大電路、模數轉換器、中央處理器、數模轉換器和顯示器；還包括溫度傳感器和鍵盤，所述溫度傳感器與數模轉換器連接，鍵盤與中央處理器連接；所述水分檢測器為電容式傳感器；所述水分檢測器：用於檢測水分信號並將信號傳送給電容電壓轉換器；所述電容電壓轉換器：用於接收水分檢測器傳送的信號並處理，然後將處理後的信號傳送給直流放大電路，直流放大電路用於對接收到的信號進行放大並將放大後的信號傳送給模數轉換器；所述溫度傳感器：用於檢測溫度信號並將信號傳送給模數轉換器；所述模數轉換器：用於接收直流放大電路和溫度傳感器傳送的信號並處理，然後將處理後的信號傳送給中央處理器；所述鍵盤：用於供用戶輸入控制信號並將控制信號傳送給中央處理器；所述中央處理器：用於接收模數轉換器和鍵盤傳送的信號並處理，然後將處理後的信號傳送給數模轉換器；所述數模轉換器：用於中央處理器傳送的信號並處理，然後將處理後的信號傳送給顯示器；所述顯示器：用於接收數模轉換器傳送的信號並顯示；所述直流放大電路包括第一三極體、第二三極體、穩壓管和電源，第一三極體的基極作為直流放大電路的輸入端，第二三極體的集電極作為直流放大電路的輸出端，且第一三極體和第二三極體的發射極接地，第一三極體的基極與電源之間連接有第一電阻，第一三極體的集電極與電源之間連接有第二電阻，穩壓管的負極與第一三極體的集電極連接，穩壓管的正極與第二三極體的基極連接，第二三極體的基極與發射極之間連接有第三電阻，第二三極體的發射極與電源之間連接有第四電阻。在本發明中，所用水分檢測器為電容式傳感器，測量糧食水分時將待測糧食放入電容傳感器兩極板之間，由於糧食的含水量不同，從而使電容傳感器的相對介電常數發生變化，從而引起電容值的變化，使用本發明時，一方面，由水分檢測器在線檢測糧食顆粒的水分，並將檢測到的水分信號傳送給以電容的形式提取後傳遞給電容電壓轉換器，電容電壓轉換器將電容信號轉換成電壓信號後傳送直流放大電路，直流放大電路將信號放大後再傳送給模數轉換器，經轉換，最終以數位訊號的形式送入中央處理器，中央處理器對數位訊號加以處理後再經過數模轉換器處理輸出，最終將測得的水分值顯示在顯示器上；另一方面，由於糧食水分會受到環境溫度的影響，本發明利用溫度傳感器檢測環境溫度，用戶可以根據檢測到的溫度值，通過鍵盤操作來修正相應的參數值，並將修正後的參數值輸入中央處理器，從而實現對被測糧食水分的精確測量。本發明中的直流放大電路加入穩壓管，一方面是由於穩壓管兩端的直流電壓是恆定的，所以經過穩壓管後的直流電位被固定，達到穩定電壓的目的，另一方面，由於穩壓管的動態電阻小，所以穩壓管在移動直流電位的同時，能把信號有效地傳到下一級而不產生明顯的失真，使得測量結果更加準確。

進一步地，還包括信號發生器，所述信號發生器與水分檢測器連接，用於產生激勵信號並傳送給水分檢測器，所述水分檢測器還用於接收信號發生器傳送的信號並將信號傳送給電容電壓轉換器。為使測量結果更加精確，本發明在電容傳感器的一端施加一個正弦高頻激勵信號，則在電容傳感器的另一端將會產生一個衰減響應，而且，施加的激勵與產生的響應是同頻的，只是相位發生了平移，從而得到更加平穩的電容值，使得測量結果更加精確。

進一步地，還包括報警器，所述報警器與中央處理器連接。使用本發明時，當糧食水分測量結果大於或低於某一值則通過報警器報警，提醒相關人員採取處理措施，避免造成不必要的損失。

本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：1、本發明通過採用水分檢測器、溫度傳感器和中央處理器，以及與中央處理器相連的鍵盤和顯示器，不僅可以完成糧食水分的在線實時檢測，還可以通過鍵盤完成糧食水分的線性與溫度修正，從而使檢測結果更加準確；2、通過在電容式傳感器的一端設置信號發生器，從而得到更加平穩的電容值，使得測量結果更加精確；3、通過設置直流放大電路和設置於直流放大電路中的穩壓管，可以將微弱信號不失真地放大，使得測量結果更加準確；4、通過設置報警器，可以在糧食水分測量結果大於或低於某一值時報警，提醒相關人員採取處理措施，避免造成不必要的損失。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本發明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發明結構示意圖。

圖2為直流放大電路的結構示意圖。

附圖中標記及對應的零部件名稱：vt1—第一三極體，vt2—第二三極體，e1—第一電源，d1—穩壓管，r1—第一電阻，r2—第二電阻，r3—第三電阻，r4—第四電阻。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用於解釋本發明，並不作為對本發明的限定。

實施例

如圖1所示，本實施例提供一種可用於準確檢測水分的裝置，包括依次連接的信號發生器、水分檢測器、電容電壓轉換器、直流放大電路、模數轉換器、中央處理器、數模轉換器和顯示器；還包括溫度傳感器、鍵盤和報警器，溫度傳感器與數模轉換器連接，鍵盤和報警器與中央處理器連接；水分檢測器為電容式傳感器；水分檢測器：用於檢測水分信號並將信號傳送給電容電壓轉換器；電容電壓轉換器：用於接收水分檢測器傳送的信號並處理，然後將處理後的信號傳送給直流放大電路，直流放大電路用於對接收到的信號進行放大並將放大後的信號傳送給模數轉換器；溫度傳感器：用於檢測溫度信號並將信號傳送給模數轉換器；模數轉換器：用於接收直流放大電路和溫度傳感器傳送的信號並處理，然後將處理後的信號傳送給中央處理器；鍵盤：用於供用戶輸入控制信號並將控制信號傳送給中央處理器；中央處理器：用於接收模數轉換器和鍵盤傳送的信號並處理，然後將處理後的信號傳送給數模轉換器；數模轉換器：用於中央處理器傳送的信號並處理，然後將處理後的信號傳送給顯示器；顯示器：用於接收數模轉換器傳送的信號並顯示；報警器：用於接收中央處理器傳送的信號並根據該信號發出報警或不動作。

如圖2所示，直流放大電路包括第一三極體vt1、第二三極體vt2、穩壓管d1和電源e1，第一三極體vt1的基極作為直流放大電路的輸入端，第二三極體vt2的集電極作為直流放大電路的輸出端，且第一三極體vt1和第二三極體vt2的發射極接地，第一三極體vt1的基極與電源e1之間連接有第一電阻r1，第一三極體vt1的集電極與電源e1之間連接有第二電阻r2，穩壓管d1的負極與第一三極體vt1的集電極連接，穩壓管d1的正極與第二三極體vt2的基極連接，第二三極體vt2的基極與發射極之間連接有第三電阻r3，第二三極體vt2的發射極與電源e1之間連接有第四電阻r4。

本實施例所用的水分檢測器為電容式傳感器，測量糧食水分時將待測糧食放入電容傳感器兩極板之間，由於糧食的含水量不同，從而使電容傳感器的相對介電常數發生變化，從而引起電容值的變化，為了得到電容值更加可靠，在電容傳感器的一端通過信號發生器施加一個正弦高頻激勵信號，則在電容傳感器的另一端將會產生一個衰減響應，而且，施加的激勵與產生的響應是同頻的，只是相位發生了平移，從而得到更加平穩的電容值。實施本實施例時，一方面，由水分檢測器在線檢測糧食顆粒的水分，並將檢測到的水分信號傳送給以電容的形式提取後傳遞給電容電壓轉換器，電容電壓轉換器將電容信號轉換成電壓信號後傳送給模數轉換器，經轉換，最終以數位訊號的形式送入中央處理器，中央處理器對數位訊號加以處理後再經過數模轉換器處理輸出，最終將測得的水分值顯示在顯示器上；另一方面，由於糧食水分會受到環境溫度的影響，本實施例利用溫度傳感器檢測環境溫度，用戶可以根據檢測到的溫度值，通過鍵盤操作來修正相應的參數值，並將修正後的參數值輸入中央處理器，從而實現對被測糧食水分的精確測量。

另外，在本實施例中的直流放大電路加入穩壓管d1，一方面是由於穩壓管d1兩端的直流電壓是恆定的，所以經過穩壓管d1後的直流電位被固定，達到穩定電壓的目的，另一方面，由於穩壓管d1的動態電阻小，所以穩壓管d1在移動直流電位的同時，能把信號有效地傳到下一級而不產生明顯的失真，使得測量結果更加準確。

本實施例中，信號發生器的型號為泰克tsg4100a，水分檢測器的型號為歐姆龍e2k-c25mf1，模數轉換器的型號為ad7741，中央處理器的型號為at89c51，數模轉換器的型號為ad421。

以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。