CN107064241A - 可用于准确检测水分的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了可用于准确检测水分的装置，包括依次连接的水分检测器、电容电压转换器、直流放大电路、模数转换器、中央处理器、数模转换器和显示器；还包括温度传感器和键盘，所述温度传感器与数模转换器连接，键盘与中央处理器连接；所述水分检测器为电容式传感器。本发明通过采用温度传感器和中央处理器，以及与中央处理器相连的键盘和显示器，不仅可以完成粮食水分的在线实时检测，还可以通过键盘完成粮食水分的线性与温度修正，从而使检测结果更加准确。

Description

可用于准确检测水分的装置

技术领域

本发明涉及一种检测装置，具体涉及可用于准确检测水分的装置。

背景技术

随着科学技术的发展和生活水平的提高，人们对粮食、种子、医药、化工、食品等物料的需求越来越多。水分含量直接影响这些物料的安全储藏和贸易定级，因此，储藏、贸易过程中的水分检查十分重要。粮食干燥是粮食安全储藏的重要环节，它是一个连续的生产过程，其流程是：首先将原粮食经过处理后送入干燥塔，再经过预热、干燥、缓苏，待冷却至常温，达到安全水分的14％左右排出干燥塔，在此过程中，粮食的水分在线检测是制约粮食干燥系统的核心技术。

长期以来，物品的水分含量一般依靠手搓嘴咬凭经验判断，误差很大，极不可靠，致使大量粮食、种子、药材等物品在储藏和运输过程中霉烂变质，造成巨额损失。传统的水分检测方法分为直接法和间接法，测量原理包括电阻式、电容式、微波式、中子式、称重法等。现有这些方法中，离线式的测量精度较高，适用于实验室测量。针对目前的水分测量方法和干燥设备的具体情况，传统的水分测量方法不能完成粮食水分的在线实时检测、线性与温度的修正，也不可以实现实时控制和报警。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，目的在于提供可用于准确检测水分的装置，其通过采用温度传感器和中央处理器，以及与中央处理器相连的键盘和显示器，不仅可以完成粮食水分的在线实时检测，还可以通过键盘完成粮食水分的线性与温度修正，从而使检测结果更加准确。

本发明通过下述技术方案实现：

可用于准确检测水分的装置，包括依次连接的水分检测器、电容电压转换器、直流放大电路、模数转换器、中央处理器、数模转换器和显示器；还包括温度传感器和键盘，所述温度传感器与数模转换器连接，键盘与中央处理器连接；所述水分检测器为电容式传感器；所述水分检测器：用于检测水分信号并将信号传送给电容电压转换器；所述电容电压转换器：用于接收水分检测器传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给直流放大电路，直流放大电路用于对接收到的信号进行放大并将放大后的信号传送给模数转换器；所述温度传感器：用于检测温度信号并将信号传送给模数转换器；所述模数转换器：用于接收直流放大电路和温度传感器传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给中央处理器；所述键盘：用于供用户输入控制信号并将控制信号传送给中央处理器；所述中央处理器：用于接收模数转换器和键盘传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给数模转换器；所述数模转换器：用于中央处理器传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给显示器；所述显示器：用于接收数模转换器传送的信号并显示；所述直流放大电路包括第一三极管、第二三极管、稳压管和电源，第一三极管的基极作为直流放大电路的输入端，第二三极管的集电极作为直流放大电路的输出端，且第一三极管和第二三极管的发射极接地，第一三极管的基极与电源之间连接有第一电阻，第一三极管的集电极与电源之间连接有第二电阻，稳压管的负极与第一三极管的集电极连接，稳压管的正极与第二三极管的基极连接，第二三极管的基极与发射极之间连接有第三电阻，第二三极管的发射极与电源之间连接有第四电阻。在本发明中，所用水分检测器为电容式传感器，测量粮食水分时将待测粮食放入电容传感器两极板之间，由于粮食的含水量不同，从而使电容传感器的相对介电常数发生变化，从而引起电容值的变化，使用本发明时，一方面，由水分检测器在线检测粮食颗粒的水分，并将检测到的水分信号传送给以电容的形式提取后传递给电容电压转换器，电容电压转换器将电容信号转换成电压信号后传送直流放大电路，直流放大电路将信号放大后再传送给模数转换器，经转换，最终以数字信号的形式送入中央处理器，中央处理器对数字信号加以处理后再经过数模转换器处理输出，最终将测得的水分值显示在显示器上；另一方面，由于粮食水分会受到环境温度的影响，本发明利用温度传感器检测环境温度，用户可以根据检测到的温度值，通过键盘操作来修正相应的参数值，并将修正后的参数值输入中央处理器，从而实现对被测粮食水分的精确测量。本发明中的直流放大电路加入稳压管，一方面是由于稳压管两端的直流电压是恒定的，所以经过稳压管后的直流电位被固定，达到稳定电压的目的，另一方面，由于稳压管的动态电阻小，所以稳压管在移动直流电位的同时，能把信号有效地传到下一级而不产生明显的失真，使得测量结果更加准确。

进一步地，还包括信号发生器，所述信号发生器与水分检测器连接，用于产生激励信号并传送给水分检测器，所述水分检测器还用于接收信号发生器传送的信号并将信号传送给电容电压转换器。为使测量结果更加精确，本发明在电容传感器的一端施加一个正弦高频激励信号，则在电容传感器的另一端将会产生一个衰减响应，而且，施加的激励与产生的响应是同频的，只是相位发生了平移，从而得到更加平稳的电容值，使得测量结果更加精确。

进一步地，还包括报警器，所述报警器与中央处理器连接。使用本发明时，当粮食水分测量结果大于或低于某一值则通过报警器报警，提醒相关人员采取处理措施，避免造成不必要的损失。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本发明通过采用水分检测器、温度传感器和中央处理器，以及与中央处理器相连的键盘和显示器，不仅可以完成粮食水分的在线实时检测，还可以通过键盘完成粮食水分的线性与温度修正，从而使检测结果更加准确；2、通过在电容式传感器的一端设置信号发生器，从而得到更加平稳的电容值，使得测量结果更加精确；3、通过设置直流放大电路和设置于直流放大电路中的稳压管，可以将微弱信号不失真地放大，使得测量结果更加准确；4、通过设置报警器，可以在粮食水分测量结果大于或低于某一值时报警，提醒相关人员采取处理措施，避免造成不必要的损失。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图。

图2为直流放大电路的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：VT1—第一三极管，VT2—第二三极管，E1—第一电源，D1—稳压管，R1—第一电阻，R2—第二电阻，R3—第三电阻，R4—第四电阻。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，本实施例提供一种可用于准确检测水分的装置，包括依次连接的信号发生器、水分检测器、电容电压转换器、直流放大电路、模数转换器、中央处理器、数模转换器和显示器；还包括温度传感器、键盘和报警器，温度传感器与数模转换器连接，键盘和报警器与中央处理器连接；水分检测器为电容式传感器；水分检测器：用于检测水分信号并将信号传送给电容电压转换器；电容电压转换器：用于接收水分检测器传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给直流放大电路，直流放大电路用于对接收到的信号进行放大并将放大后的信号传送给模数转换器；温度传感器：用于检测温度信号并将信号传送给模数转换器；模数转换器：用于接收直流放大电路和温度传感器传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给中央处理器；键盘：用于供用户输入控制信号并将控制信号传送给中央处理器；中央处理器：用于接收模数转换器和键盘传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给数模转换器；数模转换器：用于中央处理器传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给显示器；显示器：用于接收数模转换器传送的信号并显示；报警器：用于接收中央处理器传送的信号并根据该信号发出报警或不动作。

如图2所示，直流放大电路包括第一三极管VT1、第二三极管VT2、稳压管D1和电源E1，第一三极管VT1的基极作为直流放大电路的输入端，第二三极管VT2的集电极作为直流放大电路的输出端，且第一三极管VT1和第二三极管VT2的发射极接地，第一三极管VT1的基极与电源E1之间连接有第一电阻R1，第一三极管VT1的集电极与电源E1之间连接有第二电阻R2，稳压管D1的负极与第一三极管VT1的集电极连接，稳压管D1的正极与第二三极管VT2的基极连接，第二三极管VT2的基极与发射极之间连接有第三电阻R3，第二三极管VT2的发射极与电源E1之间连接有第四电阻R4。

本实施例所用的水分检测器为电容式传感器，测量粮食水分时将待测粮食放入电容传感器两极板之间，由于粮食的含水量不同，从而使电容传感器的相对介电常数发生变化，从而引起电容值的变化，为了得到电容值更加可靠，在电容传感器的一端通过信号发生器施加一个正弦高频激励信号，则在电容传感器的另一端将会产生一个衰减响应，而且，施加的激励与产生的响应是同频的，只是相位发生了平移，从而得到更加平稳的电容值。实施本实施例时，一方面，由水分检测器在线检测粮食颗粒的水分，并将检测到的水分信号传送给以电容的形式提取后传递给电容电压转换器，电容电压转换器将电容信号转换成电压信号后传送给模数转换器，经转换，最终以数字信号的形式送入中央处理器，中央处理器对数字信号加以处理后再经过数模转换器处理输出，最终将测得的水分值显示在显示器上；另一方面，由于粮食水分会受到环境温度的影响，本实施例利用温度传感器检测环境温度，用户可以根据检测到的温度值，通过键盘操作来修正相应的参数值，并将修正后的参数值输入中央处理器，从而实现对被测粮食水分的精确测量。

另外，在本实施例中的直流放大电路加入稳压管D1，一方面是由于稳压管D1两端的直流电压是恒定的，所以经过稳压管D1后的直流电位被固定，达到稳定电压的目的，另一方面，由于稳压管D1的动态电阻小，所以稳压管D1在移动直流电位的同时，能把信号有效地传到下一级而不产生明显的失真，使得测量结果更加准确。

本实施例中，信号发生器的型号为泰克TSG4100A，水分检测器的型号为欧姆龙E2K-C25MF1，模数转换器的型号为AD7741，中央处理器的型号为AT89C51，数模转换器的型号为AD421。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.可用于准确检测水分的装置，其特征在于，包括依次连接的水分检测器、电容电压转换器、直流放大电路、模数转换器、中央处理器、数模转换器和显示器；还包括温度传感器和键盘，所述温度传感器与数模转换器连接，键盘与中央处理器连接；所述水分检测器为电容式传感器；

所述水分检测器：用于检测水分信号并将信号传送给电容电压转换器；

所述电容电压转换器：用于接收水分检测器传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给直流放大电路，直流放大电路用于对接收到的信号进行放大并将放大后的信号传送给模数转换器；

所述温度传感器：用于检测温度信号并将信号传送给模数转换器；

所述模数转换器：用于接收直流放大电路和温度传感器传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给中央处理器；

所述键盘：用于供用户输入控制信号并将控制信号传送给中央处理器；

所述中央处理器：用于接收模数转换器和键盘传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给数模转换器；

所述数模转换器：用于中央处理器传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给显示器；

所述显示器：用于接收数模转换器传送的信号并显示；

所述直流放大电路包括第一三极管(VT1)、第二三极管(VT2)、稳压管(D1)和电源(E1)，第一三极管(VT1)的基极作为直流放大电路的输入端，第二三极管(VT2)的集电极作为直流放大电路的输出端，且第一三极管(VT1)和第二三极管(VT2)的发射极接地，第一三极管(VT1)的基极与电源(E1)之间连接有第一电阻(R1)，第一三极管(VT1)的集电极与电源(E1)之间连接有第二电阻(R2)，稳压管(D1)的负极与第一三极管(VT1)的集电极连接，稳压管(D1)的正极与第二三极管(VT2)的基极连接，第二三极管(VT2)的基极与发射极之间连接有第三电阻(R3)，第二三极管(VT2)的发射极与电源(E1)之间连接有第四电阻(R4)。

2.根据权利要求1所述的可用于准确检测水分的装置，其特征在于，还包括信号发生器，所述信号发生器与水分检测器连接，用于产生激励信号并传送给水分检测器，所述水分检测器还用于接收信号发生器传送的信号并将信号传送给电容电压转换器。

3.根据权利要求1所述的可用于准确检测水分的装置，其特征在于，还包括报警器，所述报警器与中央处理器连接。