一種木材含水率檢測校驗裝置製造方法

2023-10-05 01:08:34 1

一種木材含水率檢測校驗裝置製造方法
【專利摘要】一種木材含水率檢測校驗裝置，它涉及含水率檢測校驗裝置。本發明解決了現有裝置含水率檢測不準確，不能實現對於不同樹種在不同溫度下木材含水率的測量，並且對不同溫度不同含水率的木材含水率進行校驗的問題。本發明的包括感應部分、數據處理部分和顯示屏，感應部分包括探針和溫度傳感器，電源、數據處理部分包括含水率檢測電路、溫度檢測電路、A/D轉換模塊、CPLD晶片，含水率檢測電路包括第一檢測端、第二檢測端、第一三極體、第二三極體、第三三極體、場效應管、第一電位器、第二電位器、第三電位器、穩壓器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一電解電容、第二電解電容、第一濾波電容、第二濾波電容和運算放大器。本發明結構簡單，檢測結果準確。
【專利說明】一種木材含水率檢測校驗裝置

【技術領域】
[0001]本發明涉及含水率檢測校驗裝置，具體涉及木材含水率檢測校驗裝置，屬於木材檢測【技術領域】。

【背景技術】
[0002]目前，木材含水率檢測最精確的檢測方法是絕幹稱重法即木材試樣中所含水分的總質量與木材全乾試樣的質量之比(稱重法)，由於在木材幹燥生產過程中使用稱重法檢測木材含水率非常不方便，所以在木材幹燥生產過程中使用電阻法(檢測不同含水率的木材體積電阻)對木材含水率進行檢測，而現有的電阻法木材含水率檢測，只是根據密度把木材分成幾類進行測量，沒有對不同樹種、在不同溫度條件下進行準確標定。為此，本發明設計這款電阻法木材含水率檢測校驗裝置。


【發明內容】

[0003]本發明解決了現有裝置含水率檢測不準確，不能實現對於不同樹種在不同溫度下木材含水率的測量，並且對不同溫度不同含水率的木材含水率不能進行校驗和標定的問題。
[0004]本發明的技術方案是:一種木材含水率檢測校驗裝置，包括電源、感應部分、數據處理部分和顯示屏，所述感應部分包括探針和溫度傳感器，數據處理部分包括含水率檢測電路、溫度檢測電路、A/D轉換模塊、CPLD晶片，所述含水率檢測電路包括第一檢測端、第二檢測端、第一三極體、第二三極體、第三三極體、場效應管、第一電位器、第二電位器、第三電位器、穩壓器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一電解電容、第二電解電容、第一濾波電容、第二濾波電容和運算放大器，電源的輸出端連接第一三極體的集電極，第一三極體的集電極與發射極之間並接有第一電阻和第一電解電容，第二電阻和第三電阻串聯後與第二電解電容並聯接在第一三極體的發射極和基極之間，所述穩壓器的輸入端與第一三極體的基極連接，穩壓器的輸出端與第一電解電容的負極建立連接，穩壓器的控制端連接在第二電阻和第三電阻之間，第一三極體的發射極分別連接第一電位器的一端、第一濾波電容的一端和運算放大器的同相輸入端，第一電位器的滑動端分別與第二電位器的一端和滑動端連接，第二電位器的另一端與第一濾波電容的另一端均與場效應管的源極建立連接，場效應管的柵極依次連接第二三極體的基極和第三三極體的發射極後與第二檢測端連接，所述第二三極體的發射極與第三三極體的基極建立連接，場效應管的柵極通過第二濾波電容與第一檢測端建立連接，所述第一檢測端和第二檢測端為含水率檢測電路輸入端、運算放大器的輸出端為含水率檢測電路的輸出端；
所述探針分別連接第一檢測端和第二檢測端與含水率檢測電路建立連接，溫度傳感器接入溫度檢測電路，含水率檢測電路的輸出端和溫度檢測電路的輸出端均接入A/D，A/D轉換模塊的輸出端與CPLD晶片建立連接，CPLD晶片的輸出端與顯示屏建立連接。
[0005]所述第二檢測端與第三三極體的發射極之間設有第三電位器，所述第三電位器的一端與第二檢測端建立連接，第三電位器的另一端和滑動端均與第三三極體的發射極建立連接，有效的控制第二檢測端的電流值，穩定電路的電流值，防止電流波動造成信號幹擾。
[0006]所述溫度檢測電路包括第一接入端、第二接入端、第一恆流源、第二恆流源、第三電解電容、第四電解電容、第一放大器和第二放大器，所述第一恆流源和第二恆流源的輸入端分別與電源輸入端建立連接，第一恆流源的輸出端依次與第二接入端、第三電解電容的負極和第四電解電容的負極連接後與第一放大器的反相輸入端建立連接，第二恆流源的輸出端依次與第二接入端、第三電解電容的正極和第四電解電容的正極連接後與第一放大器的同相輸入端建立連接，第一放大器的輸出端第二放大器的同相輸入端建立連接，所述第一接入端和第二接入端為溫度檢測電路的輸入端，第二放大器的輸出端為溫度檢測電路的輸出端，用於檢測不同木材在不同溫度下含水率，通過恆流源使電路中的電流恆定，將信號經過並聯的第三電解電容和第四電解電容進行濾波後進行雙重放大，使測得的數據更加準確。
[0007]所述第一放大器與第二放大器之間通過第四電位器建立連接，所述第四電位器的一端與第一放大器的輸出端建立連接，第四電位器的另一端接地，第四電位器的滑動端與第二放大器的同相輸入端建立連接，通過調整第四電位器的豎直，保證電路的工作狀態。
[0008]所述第一恆流源包括第三放大器、第四電阻和第五電阻，所述電源輸出端與第三放大器的同相輸入端建立連接，所述第四電阻並接在第三放大器的同相輸入端和輸出端之間，第五電阻並接在第三放大器的反相輸入端和輸出端之間，電路結構簡單，功耗低，精度高，工作穩定。
[0009]所述第二恆流源包括第四放大器、第六電阻和第七電阻，所述電源輸出端與第四放大器的同相輸入端建立連接，所述第六電阻並接在第四放大器的同相輸入端和輸出端之間，第七電阻並接在第四放大器的反相輸入端和輸出端之間，第二恆流源與第一恆流源結構相同，使電路對稱性好，工作穩定，方便更換替換。
[0010]所述第一接入端與第二恆流源的輸出端之間設有第五電位器，五電位器P5的一端與第一接入端建立連接，第五電位器P5的另一端與第二恆流源的輸出端建立連接，第五電位器P5的滑動端與第六電阻R6的一端建立連接，調節第二恆流源與第一接入端之間電阻，起到良好的分壓作用。
[0011]木材含水率檢測校驗方法，包括取兩塊木材樣板，將第一塊利用稱重法實驗，第二塊利用木材含水率檢測校驗裝置進行測量，步驟如下:
步驟一，利用探針將第二塊木材樣板接入檢測裝置，經含水率檢測電路後的輸出端電壓信號，電壓信號輸入到A/D轉換模塊內，經轉換的輸出信號進入CPLD晶片內進行數據處理並送至顯示屏；
步驟二、利用溫度傳感器將第二塊木材樣板接入溫度檢測電路，溫度檢測電路的輸出電壓信號經A/D轉換模塊內，經轉換的信號進入CPLD晶片內進行數據處理並送至顯示屏；步驟三、在含水率檢測電路的輸入端之間接入校驗電阻，調節校驗電阻的電阻值，使其經過校驗裝置後在顯示屏上顯示的數據與步驟一中的數據相同；
步驟四、在溫度檢測電路的輸入端之間接入校驗電阻，調節校驗電阻的電阻值，使其經過校驗裝置後在顯示屏上顯示的數據與步驟二中的數據相同；
步驟五、將經過稱重法實驗的被測木材樣板的含水率值輸入校驗裝置並進行顯示，並將步驟一至步驟四中的所有數據進行保存。
[0012]本發明與現有技術相比具有以下效果:本發明的含水率檢測電路的穩壓器和第一三極體構成穩壓電源，第一三極體有效的減少了電壓的波動，同時第二電阻第三電阻和第二電解電容的連接起到了良好的保護作用，防止電壓突然過大，為電路提供穩定電壓，檢測信號經第三三極體和第二三極體後將檢測信號放大，放大信號通過濾波電容進行初濾波後由場效應管進行進一步信號放大，同時使前後級的電路相互匹配，第二電位器和第一濾波電容並聯，可以濾除信號中的雜波信號，本發明可以檢測大動態範圍的輸入信號，檢測數值更加精確，實現對於不同樹種在不同溫度下木材含水率的測量，並且對不同溫度不同含水率的木材含水率進行校驗的問題，利用本發明方法，本發明可以檢測不同樹種在不同溫度不同含水率條件下的木材體積電阻，並對不同溫度不同含水率的木材含水率進行標定；本發明還可以對現有的木材含水率檢測裝置進行校驗、標定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的整體結構框圖；
圖2是含水率檢測電路圖；
圖3是溫度檢測電路圖；
圖4木材含水率檢測校驗方法流程圖。
[0014]其中E1、第一檢測端，E2、第二檢測端，E3、第一接入端，E4、第二接入端，Cl、第一電解電容，C2、第二電解電容、C3、第一濾波電容、C4、第二濾波電容，C5、第三電解電容，C6、第四電解電容，D、穩壓器，F、運算放大器，F1、第一放大器，F2、第二放大器，F3、第三放大器，F4、第四放大器，P1、第一電位器，P2、第二電位器、P3、第三電位器、P4、第四電位器，P5、第五電位器，R1、第一電阻，R2、第二電阻，R3、第三電阻，R4、第四電阻，R5、第五電阻，R6、第六電阻，R7、第七電阻，Tl、第一三極體、T2第二三極體、T3、第三三極體，T4、場效應管。

【具體實施方式】
[0015]結合【專利附圖】

【附圖說明】本發明的【具體實施方式】:本實施方式的木材含水率檢測校驗裝置包括電源、感應部分、數據處理部分和顯示屏，所述感應部分包括探針和溫度傳感器，數據處理部分包括含水率檢測電路、溫度檢測電路、A/D轉換模塊、CPLD晶片，所述含水率檢測電路包括第一檢測端E1、第二檢測端E2、第一三極體Tl、第二三極體T2、第三三極體T3、場效應管T4、第一電位器P1、第二電位器P2、第三電位器P3、穩壓器D、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一電解電容Cl、第二電解電容C2、第一濾波電容C3、第二濾波電容C4和運算放大器F，電源的輸出端連接第一三極體Tl的集電極，第一三極體Tl的集電極與發射極之間並接有第一電阻Rl和第一電解電容Cl，所述第二電阻R2和第三電阻R3串聯後與第二電解電容C2並聯接在第一三極體Tl的發射極和基極之間，所述穩壓器D的輸入端與第一三極體Tl的基極連接，穩壓器D的輸出端與第一電解電容Cl的負極建立連接，穩壓器D的控制端連接在第二電阻R2和第三電阻R3之間，第一三極體Tl的發射極分別連接第一電位器Pl的一端、第一濾波電容C3的一端和運算放大器F的同相輸入端，第一電位器Pl的滑動端分別與第二電位器P2的一端和滑動端連接，第二電位器P2的另一端與第一濾波電容C3的另一端均與場效應管T4的源極建立連接，場效應管T4的柵極依次連接第二三極體T2的基極和第三三極體Τ3的發射極後與第二檢測端Ε2連接，所述第二三極體Τ2的發射極與第三三極體Τ3的基極建立連接，場效應管Τ4的柵極通過第二濾波電容C4與第一檢測端El建立連接，所述第一檢測端El和第二檢測端Ε2為含水率檢測電路輸入端，運算放大器F的輸出端為含水率檢測電路的輸出端；
所述探針分別連接第一檢測端El和第二檢測端Ε2，溫度傳感器接入溫度檢測電路，含水率檢測電路的輸出端和溫度檢測電路的輸出端均接入A/D轉換模塊，A/D轉換模塊的輸出端與CPLD晶片建立連接，CPLD晶片的輸出端與顯示屏建立連接。
[0016]所述第二檢測端Ε2與第三三極體Τ3的發射極之間設有第三電位器Ρ3，所述第三電位器Ρ3的一端與第二檢測端Ε2建立連接，第三電位器Ρ3的另一端和滑動端均與第三三極體Τ3的發射極建立連接。
[0017]所述溫度檢測電路包括第一接入端Ε3、第二接入端Ε4、第一恆流源、第二恆流源、第三電解電容C5、第四電解電容C6、第一放大器Fl和第二放大器F2，所述第一恆流源和第二恆流源的輸入端分別與電源輸入端建立連接，第一恆流源的輸出端依次與第二接入端Ε4、第三電解電容C5的負極和第四電解電容C6的負極連接後與第一放大器Fl的反相輸入端建立連接，第二恆流源的輸出端依次與第一接入端Ε3、第三電解電容C5的正極和第四電解電容C6的正極連接後與第一放大器Fl的同相輸入端建立連接，第一放大器Fl的輸出端第二放大器F2的同相輸入端建立連接，所述第一接入端Ε3和第二接入端Ε4為溫度檢測電路的輸入端，第二放大器F2的輸出端為溫度檢測電路的輸出端。
[0018]所述第一放大器Fl與第二放大器F2之間通過第四電位器Ρ4建立連接，所述第四電位器Ρ4的一端與第一放大器Fl的輸出端建立連接，第四電位器Ρ4的另一端接地，第四電位器Ρ4的滑動端與第二放大器F2的同相輸入端建立連接。
[0019]所述第一恆流源包括第三放大器F3、第四電阻R4和第五電阻R5，所述電源輸出端與第三放大器F3的同相輸入端建立連接，所述第四電阻R4並接在第三放大器F3的同相輸入端和輸出端之間，第五電阻R5並接在第三放大器F3的反相輸入端和輸出端之間。
[0020]所述第二恆流源包括第四放大器F4、第六電阻R6和第七電阻R7，所述電源輸出端與第四放大器F4的同相輸入端建立連接，所述第六電阻R6並接在第四放大器F4的同相輸入端和輸出端之間，第七電阻R7並接在第四放大器F4的反相輸入端和輸出端之間。
[0021]所述第一接入端Ε3與第二恆流源的輸出端之間設有第五電位器Ρ5，第五電位器Ρ5的一端與第一接入端建立連接，第五電位器Ρ5的另一端與第二恆流源的輸出端建立連接，第五電位器Ρ5的滑動端與第六電阻R6的一端建立連接。
[0022]取兩塊木材樣板，將第一塊利用稱重法實驗，第二塊利用木材含水率檢測校驗裝置進行測量，步驟如下:
步驟一，利用探針將第二塊木材樣板接入檢測裝置，經含水率檢測電路後的輸出端電壓信號，電壓信號輸入到A/D轉換模塊內，經轉換的輸出信號進入CPLD晶片內進行數據處理並送至顯示屏；
步驟二、利用溫度傳感器將第二塊木材樣板接入溫度檢測電路，溫度檢測電路的輸出電壓信號經A/D轉換模塊內，經轉換的信號進入CPLD晶片內進行數據處理並送至顯示屏；步驟三、在含水率檢測電路的輸入端之間接入校驗電阻，調節校驗電阻的電阻值，使其經過校驗裝置後在顯示屏上顯示的數據與步驟一中的數據相同； 步驟四、在溫度檢測電路的輸入端之間接入校驗電阻，調節校驗電阻的電阻值，使其經過校驗裝置後在顯示屏上顯示的數據與步驟二中的數據相同；
步驟五、將經過稱重法實驗的被測木材樣板的含水率值輸入校驗裝置並進行顯示，並將步驟一至步驟四中的所有數據進行保存。
【權利要求】
1.一種木材含水率檢測校驗裝置，包括電源、感應部分、數據處理部分和顯示屏，其特徵在於:所述感應部分包括探針和溫度傳感器，數據處理部分包括含水率檢測電路、溫度檢測電路、A/D轉換模塊、CPLD晶片，所述含水率檢測電路包括第一檢測端(E1)、第二檢測端(E2)、第一三極體(Tl)、第二三極體(T2)、第三三極體(T3)、場效應管(T4)、第一電位器(P1)、第二電位器(P2)、第三電位器(P3)、穩壓器(D)、第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第一電解電容(Cl)、第二電解電容(C2)、第一濾波電容(C3)、第二濾波電容(C4)和運算放大器(F)，電源的輸出端連接第一三極體(Tl)的集電極，第一三極體(Tl)的集電極與發射極之間並接有第一電阻(Rl)和第一電解電容(Cl)，所述第二電阻(R2)和第三電阻(R3)串聯後與第二電解電容(C2)並聯接在第一三極體(Tl)的發射極和基極之間，所述穩壓器(D)的輸入端與第一三極體(Tl)的基極連接，穩壓器(D)的輸出端與第一電解電容(Cl)的負極建立連接，穩壓器(D)的控制端連接在第二電阻(R2)和第三電阻(R3)之間，第一三極體(Tl)的發射極分別連接第一電位器(Pl)的一端、第一濾波電容(C3)的一端和運算放大器(F)的同相輸入端，第一電位器(Pl)的滑動端分別與第二電位器(P2)的一端和滑動端連接，第二電位器(P2)的另一端與第一濾波電容(C3)的另一端均與場效應管(T4)的源極建立連接，場效應管(T4)的柵極依次連接第二三極體(T2)的基極和第三三極體(T3)的發射極後與第二檢測端(E2)連接，所述第二三極體(T2)的發射極與第三三極體(T3)的基極建立連接，場效應管(T4)的柵極通過第二濾波電容(C4)與第一檢測端(El)建立連接，所述第一檢測端(El)和第二檢測端(E2)為含水率檢測電路輸入端，運算放大器(F)的輸出端為含水率檢測電路的輸出端； 所述探針分別連接第一檢測端(El)和第二檢測端(E2)，溫度傳感器接入溫度檢測電路，含水率檢測電路的輸出端和溫度檢測電路的輸出端均接入A/D轉換模塊，A/D轉換模塊的輸出端與CPLD晶片建立連接，CPLD晶片的輸出端與顯示屏建立連接。
2.根據權利要求1所述一種木材含水率檢測校驗裝置，其特徵在於:所述第二檢測端(E2)與第三三極體(T3)的發射極之間設有第三電位器(P3)，所述第三電位器(P3)的一端與第二檢測端(E2)建立連接，第三電位器(P3)的另一端和滑動端均與第三三極體(T3)的發射極建立連接。
3.根據權利要求2所述一種木材含水率檢測校驗裝置，其特徵在於:所述溫度檢測電路包括第一接入端(E3)、第二接入端(E4)、第一恆流源、第二恆流源、第三電解電容(C5)、第四電解電容(C6)、第一放大器(Fl)和第二放大器(F2)，所述第一恆流源和第二恆流源的輸入端分別與電源輸入端建立連接，第一恆流源的輸出端依次與第二接入端(E4)、第三電解電容(C5)的負極和第四電解電容(C6)的負極連接後與第一放大器(Fl)的反相輸入端建立連接，第二恆流源的輸出端依次與第一接入端(E3)、第三電解電容(C5)的正極和第四電解電容(C6)的正極連接後與第一放大器(Fl)的同相輸入端建立連接，第一放大器(Fl)的輸出端第二放大器(F2)的同相輸入端建立連接，所述第一接入端(E3)和第二接入端(E4)為溫度檢測電路的輸入端，第二放大器(F2)的輸出端為溫度檢測電路的輸出端。
4.根據權利要求3所述一種木材含水率檢測校驗裝置，其特徵在於:所述第一放大器(Fl)與第二放大器(F2)之間通過第四電位器(P4)建立連接，所述第四電位器(P4)的一端與第一放大器(Fl)的輸出端建立連接，第四電位器(P4)的另一端接地，第四電位器(P4)的滑動端與第二放大器(F2)的同相輸入端建立連接。
5.根據權利要求4所述一種木材含水率檢測校驗裝置，其特徵在於:所述第一恆流源包括第三放大器(F3)、第四電阻(R4)和第五電阻(R5)，所述電源輸出端與第三放大器(F3)的同相輸入端建立連接，所述第四電阻(R4)並接在第三放大器(F3)的同相輸入端和輸出端之間，第五電阻(R5)並接在第三放大器(F3)的反相輸入端和輸出端之間。
6.根據權利要求5所述一種木材含水率檢測校驗裝置，其特徵在於:所述第二恆流源包括第四放大器(F4)、第六電阻(R6)和第七電阻(R7)，所述電源輸出端與第四放大器(F4)的同相輸入端建立連接，所述第六電阻(R6)並接在第四放大器(F4)的同相輸入端和輸出端之間，第七電阻(R7)並接在第四放大器(F4)的反相輸入端和輸出端之間。
7.根據權利要求6所述一種木材含水率檢測校驗裝置，其特徵在於:所述第一接入端(E3)與第二恆流源的輸出端之間設有第五電位器(P5)，第五電位器(P5)的一端與第一接入端建立連接，第五電位器(P5)的另一端與第二恆流源的輸出端建立連接，第五電位器(P5)的滑動端與第六電阻(R6)的一端建立連接。
【文檔編號】G01N5/04GK104483231SQ201410812497
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月24日 優先權日:2014年12月24日
【發明者】何小東, 王子奕, 於大偉, 王子奇, 張研, 崔曉磊, 趙眉芳 申請人:黑龍江省木材科學研究所, 黑龍江省林業科學院