採樣管(杆)插入式水分儀傳感器的製作方法

2023-09-10 02:39:45

專利名稱：採樣管(杆)插入式水分儀傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於測量顆粒物水分的儀器設備，涉及採樣管(杆)插入式水分儀傳感器。
現有插入式顆粒物水分儀傳感器，見本申請人的專利技術 (8710290.6)。現場使用既方便又準確，但上述專利的結構特徵適用於非封口包裝麻袋內糧食等顆粒物的水分測量。而倉庫糧食貯藏較多採用麻袋封裝，成包疊放；糧食調運亦多用麻袋封裝後運輸。而大量封裝麻袋內的糧食經常需要對其水分進行抽檢測量。這種封口麻袋內糧食測量水分的方法，長期以來傳統採用帶有軸向開口槽的鋼或鐵製圓錐形採樣管，從麻袋的編織網格中插入採樣，採樣方便，並不損壞麻袋。將採到的樣品用烘箱在105℃條件下烘乾以測定水分。但從採樣到測定水分的過程不僅需要4～5小時，而且需要烘箱設備和用電，既費時又不經濟。
本實用新型目的是在現有開口槽採樣管(杆)基礎上，實現採樣與測定水分為一體的插入式水分儀傳感器，不需要烘箱設備，即可對封裝麻袋內糧食等顆粒物直接進行快速方便準確地採樣和測定水分。
為實現上述目的採取以下方案在開有口槽的採樣管上裝有兩個相互絕緣的電極1和電極3，分別與安裝在電路板5上的測量電路相連，測量電路又與帶微機的信號處理電路及顯示器連接。電路板5裝在採樣管尾部中空的手柄內，手柄尾部裝有插座，經插頭、電纜與微機信號處理電路和顯示器相連。利用兩電極間電容大小與被測物水分的依賴關係，把電容值經測量電路轉換成電量(如頻率或電壓)輸出，再經信號處理，顯示出被測物的水分。
這種插入式水分儀傳感器，亦可在絕緣實心圓錐杆21的外表面上縱向設有幾條金屬薄帶22，將金屬薄帶經並聯連接組成一對電極1和3，鋼(或鐵)制實心錐尖零件20與圓錐杆21前端相嵌膠粘固定，圓錐杆21與其尾部中空手柄7均用絕緣材料同時模製成型，電路板5裝在實心杆尾部的中空手柄內，手柄尾部裝有插座，經插頭、電纜與微機信號處理電路和顯示器相連。
方案中，也可把傳感器測量電路、微機信號處理電路和顯示器全部結合安裝在傳感器手柄部位，省去中間連接電纜。顯示器的外殼作為容易握持和操作的手柄的一部分25。
上述方案的優點由於採用尖細採樣管從封裝麻袋網格中插入麻袋內，糧食等顆粒物即從開口槽進入採樣管內，在電極1和電極3之間填滿被測物，二電極即可感受到由被測物引起的電容信號，再經測量電路、信號處理電路即可快速顯示出被測物水分。本方案不損壞麻袋，集採樣與測水分於一體，結構緊湊，測量方便、準確。


圖1.本實用新型是實施例1的採樣管插入式水分儀傳感器結構圖，圖中中心電極為金屬細杆；圖2.圖1的俯視圖；圖3.圖1的A－A剖視圖；圖4.圖1的B－B剖視圖；圖5.實施例2的採樣管插入式水分儀傳感器結構圖，圖中中心電極為經蝕刻的雙面銅箔板；
圖6.圖5的俯視圖；圖7.圖5的C－C剖視圖；圖8.實施例3的採樣管插入式水分儀傳感器結構圖，圖中中心電極為金屬細杆，管上有兩條對稱的開口槽；圖9.圖8的D－D剖視圖；圖10.實施例4的採樣管插入式水分儀傳感器，中心電極為金屬細杆，其中一條開口槽用玻璃鋼或其它絕緣材料包封並恢復原狀；圖11.圖10的E－E剖視圖；圖12.實施例5的採樣管插入式水分儀傳感器，管子在開槽後分為兩半再絕緣連接固定恢復原狀，管子的兩半為傳感器電極；圖13.圖12的俯視圖；圖14.圖12的F－F剖視圖；圖15.實施例6的採樣管插入式水分儀傳感器，採樣管、手柄、兩細長薄金屬帶電極由模具成型製造；圖16.圖15的G－G剖視圖；圖17.實施例7的採樣杆插入式水分儀傳感器，實心杆、軸向電極結構；圖18.圖17的H－H剖視圖；圖19.實施例8的採樣杆插入式水分傳感器，實心杆、周向電極，顯示器即為手柄的結構；圖20.圖19的I－I剖視圖；圖21.圖19的J－J剖視圖。
參照
實施例實施例1
錐形採樣管為鋼(或鐵)製造，管的一側為開口槽S，見圖2.在管的中央沿軸向有一條金屬細杆3，金屬細杆用絕緣零件2、4、11與錐形管相互機械固定，但電氣絕緣，如圖1、圖2、圖3、圖4所示。錐形管和細杆3構成被測物採樣器，即電容式水分儀傳感器的兩個電極1和3。稱錐形管為外電極，金屬細杆3為中心電極。兩個電極的引線接至安裝於手柄處錐形管，內部的測量電路板5上，測量電路經手柄末端的插座9及相應的插頭、電纜與水分儀微機信號處理、顯示器相連。手柄由錐形管的尾部，手柄套筒6、後蓋8、手柄外套7所組成。在絕緣支承塊4中，裝有測溫元件10，如熱敏電阻等，其引出線也接至測量電路板5上，經測量電路測溫，微機信號處理，實現水分測量中溫度誤差的自動補償。
實施例2把例1中的金屬細杆3改用雙面銅箔板G，銅箔板安裝於錐形管中，銅箔板兩銅箔面F處在錐形管的軸線方向上，如圖5、圖6所示。銅箔板G下部兩側的銅箔用蝕刻去除，上部兩側的銅箔面F短路連接，成為傳感器的中心電極，錐形管為外電極。銅箔板的前端和後端分別由絕緣零件2和4支持固定，中部兩處用絕緣片11和12固定。本實施例的其餘部分與例1完全相同。
實施例3把例1中的錐形採樣管，在已有開口槽S的另一側對稱地再開一條口槽V，如圖8、圖9所示。金屬細杆3用絕緣零件2、4和11絕緣固定在錐形管上，除增加一條開口槽V外，與例1的區別僅僅在於絕緣零件11是橫插固定在錐形管上，起到支持金屬細杆在其中部段不致於彎曲變形的效果，又提高了錐形管中段的剛度。本實施例的其餘部分與例1完全相同。
本實施例的優點是，在錐形採樣管直徑相同的條件下，採樣杆的橫截面積減小了，這有利於設計較大直徑的採樣杆傳感器，實現對較大直徑的顆粒物的水分測量；缺點是採樣杆從麻袋內拔出時，被測物不能停留在採樣管內而自然地撒落下來，但實際使用對此缺點往往不必重視。
實施例4對例3的錐形管，在兩側對稱開槽以後，將其中一條開口槽用玻璃鋼或其它硬質絕緣材料用模具成型填封，外形恢復至開槽前的形狀。成型時將一金屬細杆3設置在採樣管軸線方向上，它由所填封的絕緣材料與採樣管整體支承固定，如圖10、圖11所示。金屬細杆與錐形管相互絕緣，成為傳感器的一對電極。其餘與例1、例3相同。
本實施例的金屬細杆即中心電極3，因為是整體支承固定的，所以中心電極剛性很好，測量時不會變形撓曲。此外，可採用很細的金屬細杆，甚至是細金屬導線，這樣有利於增加錐形採樣管開口槽內的被測物採樣量，有利於提高測量精度，同時避免了例3兩側開槽採樣管在使用上的缺點。
實施例5對於例3的兩側對稱開槽的錐形採樣管傳感器，去除中心電極3。在開口槽的前端和後端，將管子的一側15相對於另一側14分割開來，然後用絕緣零件2和4再把錐形管兩側14和15絕緣連接固定，中部用絕緣零件11支撐，以提高錐形管中段的剛度，其外形恢復至兩者分割之前的形狀，如圖12、圖13、圖14所示。這樣錐形管相互絕緣的兩部分14和15就構成了採樣杆傳感器的兩個電極。將此兩電極分別用導線接至測量電路。
本實施例的顯著優點是省去了中心電極，結構簡單、成本最低；此外它兼具例3所述傳感器的優點和缺點。
實施例6錐形採樣管改用玻璃鋼或其它硬質絕緣材料經模具成型製造如圖15中的零件17，在管的尖端部鑲嵌一鋼(或鐵)制錐尖套筒18，錐尖的軸線位於採樣管的軸線上，如圖15。金屬錐尖18可防止玻璃鋼材料採樣管前端在長期使用時的磨損或損壞。不安裝中心電極，手柄套筒6和手柄外套7與錐管17一同模具成型，為整體零件。手柄及錐管外形、尺寸與例1完全相同。採用兩細長薄金屬帶19設置在管子開口槽5下方兩側的管壁內，與錐形採樣管同步成型其上，如圖16，兩者互相絕緣，構成採樣管傳感器的兩個電極。在靠近手柄的一端，兩電極用導線引出，接至手柄內的測量電路中。其餘與例1相同。
本實施例的突出優點是採樣管的外形和結構可做得與普通採樣管完全一樣，很容易實現與普通採樣管一樣的規格、系列。與後面的微機信號處理、顯示器相連，實現水分的電測和數字顯示；單獨使用時可替代普通的錐形採樣管僅作採樣用。
實施例7用玻璃鋼或其它硬質絕緣材料經模具成型製造成實心錐形杆21，而不是空心錐形管，手柄部位仍為空心管，用以安裝測量電路，手柄的外形和內部結構如例6，由模具一次成型，如圖17。杆的尖端部，鑲嵌一鋼(或鐵)制實心錐尖零件20，測量電極的設置方式如下用兩條或四條細長薄金屬帶22軸向均勻地設置在錐形杆的外錐面上，用模具成型加工、相互絕緣如圖17、圖18，金屬帶在手柄一端的引出線先連接構成採樣杆傳感器的一對電極，然後把電極引線經孔H接至測量電路。圖中測溫元件10嵌在杆21上靠近手柄的地方，用膠水固定。
實施例8例7中所述電極也可設置在錐管表面的圓周方向上。在錐形杆上縱向均勻間隔地排列二個、四個或更多偶數個帶缺口的周向金屬薄片環23。金屬片環上的缺口朝向應相鄰相反排列，如圖19、圖20、圖21所示，將相間的兩個或兩個以上金屬片環作為一組用導線24短接起來，形成傳感器的一個電極，另一組相間的金屬片環亦連接成為另一個電極。一電極的連接線24安置在另一電極的片環缺口中引出。電極和連接導線在錐形杆上排列好後，再用模具成型固定。杆的前端為鋼(或鐵)制實心錐尖零件20。其餘與例1和例6相同。
錐形採樣杆插入式水分儀傳感器優點是製造簡單，堅固耐用。缺點是測量樣品不能採出。圖19示出了顯示器外殼25作為操作手柄的外形，傳感器測量電路、微機信號處理電路及顯示電路全部組合安裝在其中。
權利要求1.一種水分儀傳感器，有一個開口槽的採樣管及與帶微機信號處理的顯示器相連通的測量電路，其特徵是在採樣管上裝有兩個相互絕緣的電極[1]和[3]分別與測量電路相連，電路板[5]裝在採樣管尾部的手柄內，手柄尾部裝有插座，經插頭、電纜與微機信號處理電路和顯示器相連。
2.根據權利要求1所述的傳感器，其特徵是所述手柄由採樣管的尾部圓管、套筒〔6〕、後蓋〔8〕及外套〔7〕組成，在採樣管尾部的絕緣支承零件〔4〕內裝有測溫元件〔10〕，其引出線接至電路板〔5〕上的測量電路。
3.根據權利要求1或2所述的傳感器，其特徵是採樣管為金屬薄管作傳感器的電極〔1〕，採樣管中央的金屬細杆作電極〔3〕。
4.根據權利要求1或2所述的傳感器，其特徵是經蝕刻雙面有細長金屬箔〔F〕的薄片絕緣板〔G〕作電極〔3〕，由絕緣零件〔2〕、〔4〕、〔11〕和〔12〕支撐固定在作電極〔1〕的金屬採樣管上。
5.根據權利要求1或2所述的傳感器，其特徵是金屬採樣管縱向方向上有對稱的兩條開口槽〔S〕和〔V〕，採樣管的兩側作電極〔1〕，中央的金屬細杆作電極〔3〕。
6.根據權利要求5所述的傳感器，其特徵是作電極〔1〕的金屬採樣管上兩條對稱的縱向開口槽中的一條採用硬質絕緣材料填封成型，並將作電極〔3〕的金屬細杆在填封時與採樣管整體固定。
7.根據權利要求1或5所述的傳感器，其特徵是將有對稱的兩開口槽〔S〕和〔V〕的金屬採樣管的一側〔15〕先從採樣管上機械分割下來，另一側〔14〕與採樣管保持原狀，再用絕緣零件〔2〕、〔4〕、〔11〕和銷釘〔16〕將採樣管分割下來的一側〔15〕連接固定到採樣管上，其兩側〔14、15〕相互絕緣構成傳感器的一對電極〔1、3〕。
8.根據權利要求1或2所述的傳感器，其特徵是圓錐形採樣管〔1〕尾部手柄外套〔7〕由絕緣材料成型製造，鋼(或鐵)制錐尖套筒〔18〕與採樣管的前端相嵌膠粘固定，在開口槽頂面下方兩側的採樣管內表面上埋設兩條細長薄銅片〔19〕構成一對電極〔1、3〕。
9.一種水分儀傳感器，其特徵是有絕緣實心圓錐杆〔21〕，外表面上縱向設有幾條金屬薄帶〔22〕，金屬薄帶經並聯連接組成一對測量電極〔1〕、〔3〕，鋼(或鐵)制實心錐尖零件〔20〕與圓錐杆〔21〕前端相嵌膠粘固定，圓錐杆〔21〕與其尾部的中空手柄〔7〕均用絕緣材料同時模製成型，嵌裝在錐杆上靠近手柄的地方，與電極連接的電路板〔5〕、微機信號處理電路和顯示器均裝在手柄〔7〕內。
10.根據權利要求9所述的傳感器，其特徵是在圓錐形杆〔21〕縱向均勻間隔地排列偶數個帶缺口的周向金屬薄片環〔23〕，相鄰金屬片環的缺口朝向相反排列，將相間的一組金屬片環用導線〔24〕短接起來成為一個電極，另一組相間的金屬片環亦短接成為另一個電極，一電極連線從另一電極的片環缺口中引出，當電極和連接導線在圓錐形杆上排列好後，由模具成型固定。
專利摘要一種基於電容原理的採樣管(或杆)插入式水分儀傳感器，錐形採樣管(或杆)可對封口包裝麻袋內的糧食等被測物直接插入採樣測量而不損壞麻袋。微機信號處理，數字顯示被測水分值，免除了常規的糧食採樣管只能採樣不能測量的缺陷。內裝測溫元件用作溫度測量及水分測量中的溫度誤差補償。儀器工作可靠，操作方便省時，成本低，是糧食貯藏、收購和貿易等部門的有用工具。
文檔編號G01N27/22GK2143331SQ9223146
公開日1993年10月6日 申請日期1992年8月25日 優先權日1992年8月25日
發明者凌保明, 盧志德, 凌雲 申請人:浙江大學