CN112067501A - 一种粮食含水率快速检测方法及检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粮食含水率快速检测方法及检测仪，该检测方法如下：将样品放入恒质托盘，称出样品在空气中的质量m；将恒质托盘悬挂在水槽中并使样品完全浸没在水中，称量样品中干物质的质量m₂；根据m、m₂计算样品干物质的密度ρ₃，再根据m、m₂、ρ₃以及水的密度和空气密度计算得到样品的含水率；检测仪中空心支架放置在电子称的称重台上，水槽设置在空心支架内，水槽支柱由空心支架底板的通孔穿过将水槽支撑在电子称的底座外壳上；恒质托盘悬挂在水槽中。本发明可以尽量减少空气浮力的影响，提高检测精度；检测速度快，能够节约成本和能源。

Description

一种粮食含水率快速检测方法及检测仪

技术领域

本发明属于粮食水分检测技术领域，涉及一种利用水浸悬浮法的原理快速测定粮食含水率的粮食含水率快速检测方法及检测仪。

背景技术

含水率作为粮食的一项重要质量指标，直接影响到粮食的收购、销售、调运、储存、加工等各个环节，测定粮食水分对粮食储藏来说意义十分重大。

含水率测量分为直接测量和间接测量，每种方法适用范围都不相同，精度也不相同。

目前测定粮食水分含量的方法有：加热干燥法、电测法、微波法、核磁共振法等。

电测法近年来各地研制了不少型号的电阻式、电容式水分测定仪，分别在各个地区粮食收购中应用。但是能够准确地测定各种粮食的水分含量，以及应用于不同地区、不同品种粮食等方面还有许多问题需要解决。

微波法虽然操作方便，并可同时测量多种样品，但该法不能进行在线测量，且它存在温层效应和棱角效应，造成微波的不均匀，从而影响精度。

核磁共振法检测迅速、精度高、测量范围宽，可区分自由水和结合水；其不足之处是仪器昂贵，保养费用大，需标定。

加热干燥法具有较高的准确性、重复性和再现性，但耗时长。

与上述方法相比较而言，水浸悬浮法测粮食含水率操作简单、耗时短，能够快速且准确地测定粮食水分，并且更简便、快速。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够简便、快速检测粮食含水率的粮食含水率快速检测方法及检测仪。

为了解决上述技术问题，本发明的粮食含水率快速检测方法如下：

将样品放入恒质托盘，称出样品在空气中的质量m；将恒质托盘悬挂在水槽中并使样品完全浸没在水中，称量样品在水中的质量，此时所得的质量即为样品中干物质的质量m₂；

利用公式(1)换算样品干物质的密度ρ₃(g/mL)，

ρ₂——水槽中水的密度；

ρ——空气密度；

利用公式(2)计算得到样品的含水率x；

进一步，本发明还通过温度传感器测量当前环境温度值；通过查找温度与水的密度、温度与空气密度对应表得到当前环境温度对应的水槽中水的密度ρ₂和空气密度ρ。

进一步，水槽中水的密度ρ₂和空气密度ρ还可以为常温下的水的密度和空气密度。

一种实现上述粮食含水率快速检测方法的检测仪包括电子称，空心支架，水槽，恒质托盘，水槽支柱；空心支架放置在电子称的称重台上，水槽设置在空心支架内，四个水槽支柱由空心支架底板的通孔穿过将水槽支撑在电子称的底座外壳上；恒质托盘通过与空心支架顶部连接的连接线悬挂在水槽中；空心支架的顶部开口处设置防尘盖。

所述的电子称包括底座外壳、显示屏、质量采集系统、微控制器，称重台和设置在底座外壳底部靠近四角边缘位置的四个水平调节旋钮；质量采集系统包括压力传感器；显示屏设置在底座外壳上；压力传感器和微控制器设置在底座外壳内部，且压力传感器位于在称重台的下面；压力传感器的输出连接微控制器的输入；微控制器的输出连接显示屏。

所述的质量采集系统还包括滤波芯片；压力传感器的输出通过滤波芯片连接微控制器的输入；滤波芯片和微控制器设置在底座外壳内部的电路板上。

所述的质量采集系统还包括设置在电路板上的B模数转换芯片；压力传感器的输出通过滤波芯片连接B模数转换芯片的输入，B模数转换芯片的输出连接微控制器的输入。

所述的电子称还包括温度采集系统；温度采集系统包括温度传感器，温度传感器的输出连接微控制器的输入。

所述的温度采集系统还包括设置在电路板上的A模数转换芯片；温度传感器的输出通过A模数转换芯片连接微控制器的输入。

本发明的有益效果为：1.通过压力传感器测量出空心支架、恒质托盘和样品的总质量，再减去空心支架和恒质托盘的质量得到样品质量，可以尽量减少空气浮力的影响。2.通过温度传感器给出的温度值，可以对因温度不同而带来的空气密度和水密度的差异进行修正、补偿，提高检测精度。3.采用连续两次称重的方法，能够避免因频繁操作样品而引起的系统误差。本发明的检测仪结构紧凑，测量方式及操作简洁，方便携带，检测速度快，能够节约成本和能源，提高经济效益。

附图说明

图1是本发明的粮食含水率快速检测仪的电路结构示意图。

图2是本发明的粮食含水率快速检测仪的三维立体图。

图3本发明的粮食含水率快速检测仪的侧面结构图。

图4是本发明的粮食含水率快速检测仪的立体纵切图。

11.底座外壳；12.水平调节旋钮；13.显示屏；14.电源模块；15.温度传感器；16.压力传感器；17.电路板；21.空心支架；22.水槽；23.恒质托盘；24.水槽支柱；25.防尘盖。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述。

本发明采用“质量转换法”对粮食含水率进行快速检测。“质量转换法”测粮食含水率原理如下：粮食是由水分和干物质组成，将粮食浸入水中时，粮食中的水分与外界水分为一体，此时称出的质量则为粮食中干物质的质量，通过质量转换可得干物质的密度，进而求出粮食中的含水率。

实施例1

本发明的粮食含水率快速检测方法具体如下：

一、将一定量的样品放入恒质托盘，称出样品在空气中的质量m；

二、将恒质托盘悬挂在水槽中并使样品完全浸没在水中；由于盛放样品的恒质托盘及样品浸没在水中，样品中的水分与水槽中的水分达到温度平衡时，ρ₁＝ρ₂；ρ₁为样品中的水分密度(g/mL)，ρ₂为水槽中水的密度(g/mL)；这样样品中的水分与水槽中的水分就可以看为一体；

三、称量样品在水中的质量，此时所得的质量即为样品中干物质的质量m₂；

四、利用公式(1)换算样品干物质的密度ρ₃(g/mL)，

m——样品在空气中的质量；

m₂——样品中干物质的质量；

ρ₂——水槽中水的密度；

ρ——空气密度；

五、利用公式(2)计算得到样品的含水率x；

其中，水槽中水的密度ρ₂和空气密度ρ通过查找目前已经公开的温度与水的密度、温度与空气密度对应表得到。

实施例2

如图2、3、4所示，本发明的粮食含水率快速检测方法及检测仪包括电子称，空心支架21，水槽22，恒质托盘23，水槽支柱24，防尘盖25；空心支架21放置在电子称的称重台18上，水槽22设置在空心支架21内，四个水槽支柱24由空心支架21底板的通孔穿过将水槽22支撑在电子称的底座外壳11上；恒质托盘23通过与空心支架21顶部连接的连接线悬挂在水槽22中，连接线可以采用铁丝或者塑料绳、棉线等；防尘盖25盖在空心支架21的顶部开口处；电子称包括底座外壳11、水平调节旋钮12、显示屏13、电源模块14、温度采集系统、质量采集系统、微控制器，称重台18；温度采集系统包括温度传感器15、A模数转换芯片；质量采集系统包括压力传感器16、滤波芯片、B模数转换芯片；四个水平调节旋钮12设置在底座外壳11的底部靠近四角边缘的位置；显示屏13设置在底座外壳11前部的斜面上；电源模块14、温度传感器15、压力传感器16和电路板17设置在底座外壳11内部，且压力传感器16设置在称重台18的下面；A模数转换芯片、滤波芯片、B模数转换芯片和微控制器设置在电路板17上；电源模块14与电路板17连接，为A模数转换芯片、滤波芯片、B模数转换芯片和微控制器供电。温度传感器15的输出通过A模数转换芯片连接微控制器的输入；压力传感器16的输出通过滤波芯片连接B模数转换芯片的输入，B模数转换芯片的输出连接微控制器的输入；微控制器的输出连接显示屏13。其中温度传感器采用K型热电偶，压力传感器采用输出模拟电压信号的压力传感器。

本发明的粮食含水率快速检测仪检测原理如下：

将一定量的样品放入恒质托盘，此时水槽22中没有水；温度传感器15将检测的温度值传输给微控制器，微控制器查找预先存储的温度与水的密度、温度与空气密度对应表得到当前温度下水的密度ρ₂和空气密度ρ；压力传感器16将测得的代表总质量的压力值传输给微控制器；此时测得的总质量包含空心支架21的质量、恒质托盘的质量和样品在空气中的质量m；微控制器将此时测得的总质量减去空心支架21的质量和恒质托盘的质量即可得到样品在空气中的质量m。

在水槽中加入水并使样品完全浸没在水中；压力传感器16将测得的代表总质量的压力值传输给微控制器；此时测得的总质量包含空心支架21的质量、恒质托盘在水中的质量和样品在水中的质量m₂(即样品中干物质的质量)；微控制器将此时测得的总质量减去空心支架21的质量和恒质托盘在水中的质量即可得到样品在水中的质量m₂(即样品中干物质的质量)。

利用公式(1)换算得到样品干物质的密度ρ₃(g/mL)；

利用公式(2)计算得到样品的含水率x；

本发明提供了一种采用“质量转换法”对粮食含水率进行快速检测的方法及检测仪，如果已知样品所浸入水的密度，就可以通过测量被测样品在空气和水中的质量差，换算出干物质的密度，从而检测出粮食含水率。质量采集是通过将长方形恒质托盘的四角用铁丝悬挂在空心支架上，恒质托盘悬浮于水槽中，水槽不参与称重；通过压力传感器，温度传感器与微控制器连接，采集粮食的质量、温度从而进行计算得出含水率，微控制器与显示屏连接，能够直观的反映样品质量变化，且操作简单方便、通俗易懂；通过“质量转换法”测粮食的含水率，改变了传统以空气为介质的测定模式，填补了水分测定方法的技术空白。本发明的检测仪根据“质量转换法”测粮食的含水率，具有快速、准确、节能、环保的特点，为粮食的收购、销售、调运、存储、加工等环节提供了科学准确的依据。

Claims (9)

1.一种粮食含水率快速检测方法，其特征在于该方法如下：

将样品放入恒质托盘，称出样品在空气中的质量m；将恒质托盘悬挂在水槽中并使样品完全浸没在水中，称量样品在水中的质量，此时所得的质量即为样品中干物质的质量m₂；

利用公式(1)换算样品干物质的密度ρ₃(g/mL)，

ρ₂——水槽中水的密度；

ρ——空气密度；

利用公式(2)计算得到样品的含水率x；

2.根据权利要求1所述的粮食含水率快速检测方法，其特征在于还通过温度传感器测量当前环境温度值；通过查找温度与水的密度、温度与空气密度对应表得到当前环境温度对应的水槽中水的密度ρ₂和空气密度ρ。

3.根据权利要求1所述的粮食含水率快速检测方法，其特征在于水槽中水的密度ρ₂和空气密度ρ为常温下的水的密度和空气密度。

4.一种实现如权利要求2所述的粮食含水率快速检测方法的检测仪，其特征在于包括电子称，空心支架(21)，水槽(22)，恒质托盘(23)，水槽支柱(24)；空心支架(21)放置在电子称的称重台(18)上，水槽(22)设置在空心支架(21)内，四个水槽支柱(24)由空心支架(21)底板的通孔穿过将水槽(22)支撑在电子称的底座外壳(11)上；恒质托盘(23)通过与空心支架(21)顶部连接的连接线悬挂在水槽(22)中；空心支架(21)的顶部开口处设置防尘盖(25)。

5.根据权利要求4所述的实现如权利要求1所述的粮食含水率快速检测方法的检测仪，其特征在于所述的电子称包括底座外壳(11)、显示屏(13)、质量采集系统、微控制器，称重台(18)和设置在底座外壳(11)底部靠近四角边缘位置的四个水平调节旋钮(12)；质量采集系统包括压力传感器(16)；显示屏(13)设置在底座外壳(11)上；压力传感器(16)和微控制器设置在底座外壳(11)内部，且压力传感器(16)位于在称重台(18)的下面；压力传感器(16)的输出连接微控制器的输入；微控制器的输出连接显示屏(13)。

6.根据权利要求5所述的实现如权利要求1所述的粮食含水率快速检测方法的检测仪，其特征在于所述的质量采集系统还包括滤波芯片；压力传感器(16)的输出通过滤波芯片连接微控制器的输入；滤波芯片和微控制器设置在底座外壳(11)内部的电路板(17)上。

7.根据权利要求6所述的实现如权利要求1所述的粮食含水率快速检测方法的检测仪，其特征在于所述的质量采集系统还包括设置在电路板(17)上的B模数转换芯片；压力传感器(16)的输出通过滤波芯片连接B模数转换芯片的输入，B模数转换芯片的输出连接微控制器的输入。

8.根据权利要求6所述的实现如权利要求1所述的粮食含水率快速检测方法的检测仪，其特征在于所述的电子称还包括温度采集系统；温度采集系统包括温度传感器(15)，温度传感器(15)的输出连接微控制器的输入。

9.根据权利要求8所述的实现如权利要求1所述的粮食含水率快速检测方法的检测仪，其特征在于所述的温度采集系统还包括设置在电路板(17)上的A模数转换芯片；温度传感器(15)的输出通过A模数转换芯片连接微控制器的输入。

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