CN107064178A - 槟榔水分测量设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种槟榔水分测量设备，其包括主机、微波天线、旋转装置、托盘以及水分测量控制装置，微波天线包括发射天线和接收天线；主机内设置有测量室，旋转装置设置于测量室内，水分测量控制装置与旋转装置连接以控制旋转装置相对主机带动托盘同步旋转；水分测量控制装置与发射天线和接收天线连接得到托盘内被测槟榔的水分平均值。本发明的槟榔水分测量设备中，通过微波天线对被测槟榔采用微波穿透技术进行检测，实现对被测槟榔的无损检测；此外，将被测槟榔放置于托盘上，使得其可随托盘与旋转装置同步旋转，实现对放置于托盘上被测槟榔的进行全角度扫描与测量，提高水分检测的精确度。

Description

槟榔水分测量设备

技术领域

本发明涉及一种用于测量槟榔水分的槟榔水分测量设备。

背景技术

槟榔的生产加工过程中，对槟榔原料的水分控制十分重要，槟榔生产加工过程中水分监测直接决定了槟榔的口感与品质。但由于槟榔原果外壳坚硬，中空，核软，每棵果实水分分布十分不均，因此给槟榔的水分测量带来了极大的困难。

传统的槟榔水分测量方法以人工把槟榔果切开、再用烘干法烘干称重后算出含水率。这种方法因需要执行切开及烘干操作，因此需要损耗一定量的原果原料，甚至每年给一个中型的槟榔厂带的原料损耗达七八万公斤，对应的直接经济损失数以千万计。另外，由于人工测量的方式只能取少量样品，使得人工测量的数据不精确；且槟榔本身水分不均，更加加大了人工取样测量的精确性。此外，由于测量步骤较繁琐，测量一个数据通常需要较长时间(一个样品几十分钟不等)，无法实时指导生产过程。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够对槟榔实现无损、快速且精准测量的槟榔水分测量设备。

一种槟榔水分测量设备，其包括主机、微波天线、旋转装置、设置于所述旋转装置上用于盛放被测槟榔的托盘以及水分测量控制装置，所述微波天线包括用于发射微波信号的发射天线和用于接收所述微波信号透射被测槟榔后形成的回波信号的接收天线；所述主机内设置有测量室，所述旋转装置设置于所述测量室内，所述水分测量控制装置与所述旋转装置连接以控制所述旋转装置相对所述主机带动所述托盘同步旋转；所述水分测量控制装置与所述发射天线和所述接收天线连接，并在预定时间内提取所述微波信号透射过转动至不同角度时所述托盘内被测槟榔后形成的多个所述回波信号，得到所述托盘内被测槟榔的水分平均值。

在其中一个实施例中，所述水分测量控制装置包括与所述发射天线和所述接收天线连接的微波水分仪，所述微波水分仪根据预存的物料种类与微波信号的映射关系控制所述发射天线发射与所述托盘内盛放的被测槟榔种类对应频率的所述微波信号。

在其中一个实施例中，所述水分测量控制装置包括物料选择开关，所述微波水分仪包括与所述物料选择开关连接的信号输入端口；所述微波水分仪通过所述信号输入端口接收物料种类选择信号，并根据所述物料种类选择信号及预存的物料种类与微波信号的映射关系确定与所述物料种类选择信号对应频率的所述微波信号并输出，所述发射天线接收所述微波信号并发射至所述托盘内的待测槟榔，所述微波水分仪通过所述接收天线接收透射过转动至不同角度时所述托盘内被测槟榔后形成的多个所述回波信号，并根据所述物料种类选择信号、多个所述回波信号得到被测槟榔的水分平均值。

在其中一个实施例中，所述微波水分仪包括主板及与所述主板连接的高频板，所述高频板与所述发射天线和所述接收天线连接，所述主板通过所述信号输入端口接收所述物料种类选择信号，并将所述物料种类选择信号发送给所述高频板；所述高频板根据所述物料种类选择信号生成对应频率的所述微波信号并通过所述发射天线发射至被测槟榔。

在其中一个实施例中，所述主板还包括与所述信号输入端口连接的微处理器、以及与所述微处理器连接、存储有至少两种物料种类的校准模型信息的存储器，所述微处理器根据所述物料种类选择信号由所述存储器内调取与所述物料种类选择信号对应的所述校准模型信息，并根据所述回波信号及所述校准模型信息得到被测槟榔的水分检测结果。

在其中一个实施例中，所述水分测量控制装置包括与所述信号输入端口、所述微处理器连接的触摸显示屏。

在其中一个实施例中，所述水分测量控制装置包括计时器及与所述计时器连接的控制器，所述控制器用于启动所述旋转装置并在所述计时器计时停止时，控制所述旋转装置停止转动。

在其中一个实施例中，所述水分测量控制装置包括与所述控制器、与外部设备通讯连接的通讯接口。

在其中一个实施例中，所述旋转装置的旋转角度为360度。

在其中一个实施例中，所述水分测量控制装置包括与所述微波水分仪连接的比较器及与所述比较器连接的报警器，所述比较器用于当所述微波水分仪输出的所述微波信号的频率超过预设频率时，控制所述报警器进行报警输出。

本发明的槟榔水分测量设备中，通过微波天线对被测槟榔采用微波穿透技术进行检测，实现对被测槟榔的无损检测；此外，将被测槟榔放置于托盘上，使得其可随托盘与旋转装置同步旋转，实现对放置于托盘上被测槟榔的进行全角度扫描与测量，提高水分检测的精确度。

附图说明

图1为本发明较佳实施方式中槟榔水分测量设备的结构示意图；

图2为图1所示槟榔水分测量设备的模块示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1和图2所示，本发明较佳实施方式的槟榔水分测量设备100，用于对槟榔样品的水分进行测量。槟榔水分测量设备100包括主机10、微波天线30、旋转装置50、设置于旋转装置50上用于盛放被测槟榔的托盘70以及水分测量控制装置90。

其中，微波天线30包括用于发射微波信号的发射天线31和用于接收微波信号透射被测槟榔后形成的回波信号的接收天线33。主机10内设置有测量室11，旋转装置50设置于测量室11内。水分测量控制装置90与旋转装置50连接以控制旋转装置50相对主机10带动托盘70同步旋转，使得放置于托盘70内不均匀的槟榔可随着托盘70的全角度旋转均在微波下被扫描，从而保证不均匀样品的全角度测量，以得到精确水分值。在本具体实施例中，发射天线31和接收天线33安装于测量室11位于旋转装置50相对两侧的腔壁上，以实现微波信号在发射与接收时，能够透射过放置于托盘70上的被测槟榔。

水分测量控制装置90与发射天线31和接收天线33连接，并在预定时间内提取微波信号透射过转动至不同角度时托盘70内被测槟榔后形成的多个回波信号，得到托盘70内被测槟榔的水分平均值。

上述水分测量控制装置90在进行多个回波信号提取时，水分测量控制装置90可以一定频率对透射过托盘70内被测槟榔的多个回波信号进行提取，由于托盘70内槟榔在旋转装置50作用下时刻处于旋转状态，因此水分测量控制装置90每次提取的回波信号为微波信号透射过托盘70内不同角度和位置的槟榔而形成的，实现对被测槟榔全角度测量，避免因部分取样而导致测量结果不准确。

具体地，水分测量控制装置90包括与发射天线31和接收天线连接33的微波水分仪91。由于不同种类槟榔各自具有不同特性，因此在测量时所需要频谱段亦不同(例如，针对外壳坚硬强度不一的不同种类的槟榔)，微波水分仪91根据预存的物料种类与微波信号的映射关系控制发射天线31发射与托盘70内盛放的被测槟榔种类对应频率的微波信号。

其中，水分测量控制装置90包括物料选择开关93，微波水分仪91包括与物料选择开关93连接的信号输入端口910。微波水分仪91通过信号输入端口910接收物料种类选择信号，并根据物料种类选择信号及预存的物料种类与微波信号的映射关系确定与物料种类选择信号对应频率的微波信号并输出。发射天线31接收微波信号并发射至托盘70内的待测槟榔，微波水分仪91通过接收天线31接收透射过转动至不同角度时托盘70内被测槟榔后形成的多个回波信号，并根据物料种类选择信号、多个回波信号得到被测槟榔的水分平均值。

微波水分仪91包括主板911及与主板911连接的高频板912，信号输入端口设置于主板911上，物料选择开关93通过信号输入端口910与主板911电连接。主板911通过信号输入端口910接收用户操作物料选择开关93生成的物料种类选择信号，并将该物料种类选择信号发送给高频板912。高频板912与发射天线31和接收天线33连接，且高频板912根据物料种类选择信号生成对应频率的微波信号，并通过发射天线31发射至被测槟榔。其中，多束频率不同的微波信号扫射过被测槟榔后，高频板912通过接收天线33接收微波信号透射过被测槟榔后形成的回波信号，并将该回波信号传输至主板911；主板911进行单次回波信号提取，并根据上述物料种类选择信号及回波信号得到被测槟榔的单次水分检测结果，最终通过获取多个单次水分检测结果得到被测槟榔的水分平均值。

微波水分仪91还包括与信号输入端口910连接的微处理器913、以及与微处理器913连接、存储有至少两种物料种类的校准模型信息的存储器914。微处理器913根据物料种类选择信号由存储器914内调取与该物料种类选择信号对应的校准模型信息，并根据回波信号及该校准模型信息得到被测槟榔的水分检测结果。其中，物料选择开关93在不同位置时可通过产生不同的触发信号被微处理器913识别，以由存储器914内调取对应的校准模型信息。

由于微波测量水分主要利用水分的介电性质，而介电常数可以表示为：

εr＝ε′r-j(ε″r+o’/ωε₀)

式中ε″r为介电损耗，o’/ωε₀为导电损耗，ω和微波频率成正比关系。

当处于低频时，导电损耗占主导地位，微波衰减和含水量之间的关系并不明显；而处于高频时，介电损耗占优势，微波衰减和含水量之间成明显的线性关系。

也就是说，为了在测量时保证被测物料含水量的准确性，需要选取与被测物料(例如槟榔)合适的频段(即微波衰减和含水量之间成明显线性关系的频段)进行测量。在选择与当前被测物料匹配的合适频段后，并通过高频板912在被选定的频段内产生多束不同频率的微波信号，微波信号透过被测物料后由接收天线33所收集，然后经过高频板912预处理后反馈给微处理器913。微处理器913将每根频率的阻尼衰减和相位差进行向量求和，以形成一个包含有多根不同频率的数据组，并通过朗伯比尔定律公式，建立不同物料含水量与微波信号透射过被测物料后被吸收微波量之间的映射关系，并最终将被测物料对应的合适频率段、含水量与被吸收微波量之间的映射关系共同构成上述校准模型信息。当用户在进行水分含量测量时，微处理器913根据信号输入端口910接收的物料种类选择信号控制高频板912选择与该物料种类选择信号对应的频段范围，并在该频段范围内生成多束频率不同的微波信号输出，微处理器913根据接收的回波信号并处理，以根据含水量与被吸收微波量之间的映射关系得到被测物料的水分检测结果。

其中，用户可根据需要在存储器914内预先存储与多种不同物料对应的多个不同标准模型信息，使得在测量时可根据当前被测物料的种类选择对应的频段范围及含水量与微波信号透射过该物料后被吸收微波量之间的映射关系，从而实现采用槟榔水分测量设备100对不同种类槟榔进行水分含量的测量，因此有利于槟榔水分测量设备100进行多物料种类的现场测量，提高槟榔水分测量设备100的多样化且实用性。

进一步地，水分测量控制装置90包括与微处理器913连接的触摸显示屏95，用于显示各种相关信息，例如水分检测结果值等，在此不作一一赘述。

此外，在其中另一个实施例中，触摸显示屏95的显示界面上显示有两种或两种以上物料型号标识，以供用户选择操作。微处理器913用于根据用户的触摸操作调取与当前物料种类对应的校准模型信息。其中，物料种类的选择可通过物料选择开关93和触摸显示屏95两种可选择地方式，或者仅设置其中一者进行选择亦可，在此不作限定。

进一步地，水分测量控制装置90包括计时器(图未示)及与计时器连接的控制器(图未示)，控制器用于启动旋转装置50并在计时器计时停止时，控制旋转装置50停止转动。例如，在进行其中一种类被测槟榔水分测量时，控制托盘70转动一圈后停止，并在上述托盘70转动一圈的过程中进行回波信号的多次提取，以得到该次测量的水分平均值；而在另一种类被测槟榔水分测量时，控制托盘70转动两圈后停止，并在上述托盘70转动两圈的过程中进行回波信号的多次提取，以得到该次测量的水分平均值。也就是说，用户可根据不同种类物料，对旋转装置50的旋转时间进行不同预设，在此不作限定。

在本具体实施例中，旋转装置50的旋转角度为360度。

进一步地，微波水分仪91还包括与微处理器913连接的通讯接口915，用于与外部设备进行通讯连接。其中，外部设备可为手机、平板等电子设备，使得用户可通过外部设备实现对槟榔水分测量设备100的远程控制。

更进一步地，水分测量控制装置90包括与微波水分仪91连接的比较器96及与比较器96连接的报警器97，比较器96用于当微波水分仪91输出的微波信号的频率超过预设频率时，控制报警器97进行报警输出。

在对槟榔进行水分测量时，对槟榔进行取样并将取样的槟榔分成多批次，且逐次放置于托盘70内进行测量，下面以单次测量为例对槟榔水分测量设备100的原理进行说明：

将单次测量的槟榔放置于托盘70上，控制水分测量控制装置90启动，根据被测槟榔的种类操作选择开关93，触发微处理器913根据触发信号调取与被测槟榔对应的校准模型信息，高频板912在与被测槟榔对应的频段范围内生成多束频率不同的微波信号输出，控制器97启动旋转装置50进行旋转，由发射天线31发射的微波信号透射过旋转的托盘70内的槟榔，并形成回波信号由接收天线33接收，主板911进行多个回波信号提取，并根据上述物料种类选择信号及回波信号得到被测槟榔的单次水分检测结果，最终通过获取多个单次水分检测结果得到该次被测槟榔的水分平均值。后续，采用同样的方式，每批次的被测槟榔的进行测量并得到每批次被测槟榔的水分平均值，最后根据多批次被测槟榔的水分平均值获取该次样品槟榔的总的水分平均值。

上述槟榔水分测量设备100中，通过微波天线30对被测槟榔采用微波穿透技术进行检测，实现对被测槟榔的无损检测；此外，将被测槟榔放置于托盘70上，使得其可随托盘70与旋转装置50同步旋转，实现对放置于托盘70上被测槟榔的进行全角度扫描与测量，提高水分检测的精确度。另外，整个槟榔水分测量设备100全程实现自动检测且一个样品的检测只需要几秒钟，提高检测效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种槟榔水分测量设备，其特征在于，包括主机、微波天线、旋转装置、设置于所述旋转装置上用于盛放被测槟榔的托盘以及水分测量控制装置，所述微波天线包括用于发射微波信号的发射天线和用于接收所述微波信号透射被测槟榔后形成的回波信号的接收天线；所述主机内设置有测量室，所述旋转装置设置于所述测量室内，所述水分测量控制装置与所述旋转装置连接以控制所述旋转装置相对所述主机带动所述托盘同步旋转；所述水分测量控制装置与所述发射天线和所述接收天线连接，并在预定时间内提取所述微波信号透射过转动至不同角度时所述托盘内被测槟榔后形成的多个所述回波信号，得到所述托盘内被测槟榔的水分平均值。

2.根据权利要求1所述的槟榔水分测量设备，其特征在于，所述水分测量控制装置包括与所述发射天线和所述接收天线连接的微波水分仪，所述微波水分仪根据预存的物料种类与微波信号的映射关系控制所述发射天线发射与所述托盘内盛放的被测槟榔种类对应频率的所述微波信号。

3.根据权利要求2所述的槟榔水分测量设备，其特征在于，所述水分测量控制装置包括物料选择开关，所述微波水分仪包括与所述物料选择开关连接的信号输入端口；所述微波水分仪通过所述信号输入端口接收物料种类选择信号，并根据所述物料种类选择信号及预存的物料种类与微波信号的映射关系确定与所述物料种类选择信号对应频率的所述微波信号并输出，所述发射天线接收所述微波信号并发射至所述托盘内的待测槟榔，所述微波水分仪通过所述接收天线接收透射过转动至不同角度时所述托盘内被测槟榔后形成的多个所述回波信号，并根据所述物料种类选择信号、多个所述回波信号得到被测槟榔的水分平均值。

4.根据权利要求3所述的槟榔水分测量设备，其特征在于，所述微波水分仪包括主板及与所述主板连接的高频板，所述高频板与所述发射天线和所述接收天线连接，所述主板通过所述信号输入端口接收所述物料种类选择信号，并将所述物料种类选择信号发送给所述高频板；所述高频板根据所述物料种类选择信号生成对应频率的所述微波信号并通过所述发射天线发射至被测槟榔。

5.根据权利要求4所述的槟榔水分测量设备，其特征在于，所述主板还包括与所述信号输入端口连接的微处理器、以及与所述微处理器连接、存储有至少两种物料种类的校准模型信息的存储器，所述微处理器根据所述物料种类选择信号由所述存储器内调取与所述物料种类选择信号对应的所述校准模型信息，并根据所述回波信号及所述校准模型信息得到被测槟榔的水分检测结果。

6.根据权利要求3所述的槟榔水分测量设备，其特征在于，所述水分测量控制装置包括与所述信号输入端口、所述微处理器连接的触摸显示屏。

7.根据权利要求1所述的槟榔水分测量设备，其特征在于，所述水分测量控制装置包括计时器及与所述计时器连接的控制器，所述控制器用于启动所述旋转装置并在所述计时器计时停止时，控制所述旋转装置停止转动。

8.根据权利要求7所述的槟榔水分测量设备，其特征在于，所述水分测量控制装置包括与所述控制器、与外部设备通讯连接的通讯接口。

9.根据权利要求1或8任一项所述的槟榔水分测量设备，其特征在于，所述旋转装置的旋转角度为360度。

10.根据权利要求1所述的槟榔水分测量设备，其特征在于，所述水分测量控制装置包括与所述微波水分仪连接的比较器及与所述比较器连接的报警器，所述比较器用于当所述微波水分仪输出的所述微波信号的频率超过预设频率时，控制所述报警器进行报警输出。