CN112462141A - 一种农业物料电学特性检测方法 - Google Patents

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李成杰
张雪峰
孟敏刚
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Abstract

本发明公开了一种农业物料电学特性检测方法，属于物料电学特性检测技术领域，具体涉及到一种农业物料电学特性检测装置，根据不同农业物料的表观尺寸，将一对周围带有直纹的金属辊轮之间的间隙调整到合适大小，并在两辊轮之间施加电势差；然后颗粒状农业物料自由落入两辊之间并在受两辊挤压的过程中下落，同时传感器周期性采集信号并输送到电阻检测电路中，根据相应的电阻计算公式，得到所述农业物料的实时电特性时序变化曲线，可以针对不同尺寸的农业物料调整相应的检测间隙，适用范围广。解决了不同含水率的农业物料极宽的电阻域检测范围测量问题，成本低，检测精度高，操作方便，本发明可适用于诸如高温高湿等复杂环境。

Description

一种农业物料电学特性检测方法
技术领域
本发明涉及物料电学特性检测技术领域，特别涉及一种农业物料电学特性检测方法。
背景技术
农业物料的电学特性主要是指影响物料所在空间的电磁场及电流分布的一些特性，比较有代表性的是物料的电阻特性。物料的电学特性在确定农业物料的品质及其它物理化学特性方面有广泛的应用，如含水率的测定、生理参数分析、质量评定和控制等。
在一些探究电学特性与农业物料品质的关系的研究中，常用的电学特性检测方法是利用内外两个黄铜同轴电极结合高精度阻抗仪来检测农业物料的电阻值，这种检测方法原理简单，具有一定的精度。但是高精度阻抗仪属于精密仪器，成本较高，且在一些比较复杂的检测环境如高湿高粉尘下工作稳定性不佳，容易产生故障进而影响检测过程。另外，当填充的农业物料为粒状松散物料时，又有表面电阻分量，因此实际所测为带有表面电阻干扰的综合电阻参数。
含水率是影响农业物料电阻特性的重要因素，以稻谷为例，干稻谷比容积电阻为1010-1015Ω·cm，但由于其中含有水分,比容积电阻可能降低到10-2-10-3Ω·cm，因此，要满足实际电学特性检测的需要，实现在线精确测量，还需要解决这一极宽的电阻域范围测量问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种农业物料电学特性检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种农业物料电学特性检测方法，包括以下步骤：
S1：根据不同农业物料的表观尺寸，将一对周围带有直纹的金属辊轮之间的间隙调整，通过驱动电机带动滑动丝杠移动；
S2：三组驱动电机均配有编码器，用于控制侧架在滑动丝杠上的滑动距离进而调整金属辊轮之间的间隙，以获得合适的碾压间隙，并在两辊轮之间施加电势差；
S3：颗粒状农业物料自由落入两辊之间并在受两辊挤压的过程中下落，同时电阻传感器周期性采集信号并输送到主控器中；
S4：电阻检测电路根据相应的电阻计算公式，得到农业物料的实时电特性时序变化曲线；
采用上述步骤S1-S4的农业物料在电学特性检测的过程中还具体涉及到一种农业物料电学特性检测装置，包括主控器、电阻传感器、间隙控制器、底座和侧架，主控器、间隙控制器和侧架均安装在底座上，电阻传感器安装在间隙控制器上，其中；
所述间隙控制器包括三组驱动电机、滑动丝杠以及滑槽，底座长度方向加工滑槽，滑槽内的轴承上插入滑动丝杠，滑动丝杠的一端与其中一组的驱动电机端口的电机轴相接；
所述的剩余两组驱动电机均安装在侧架的外部，其中一组侧架固定在滑槽一旁的底座上；
所述的另一组侧架插入滑槽内，被滑动丝杠贯穿，并且两者处于啮合状态。
进一步地，两组的侧架之间安装一对周围带有直纹的金属辊轮，金属辊轮均与对应的驱动电机相接，并在每对的金属辊轮之间施加电势差。
进一步地，电阻传感器安装在位于侧架上的两组驱动电机上，并且两组驱动电机上均配有编码器，用来在线该两组驱动电机的转速，检测过程的稳定性，筛选合适的检测数据。
进一步地，底座上固定的驱动电机上连接有编码器，编码器将检测到的驱动电机转动的距离信号实时传送到主控器，主控器会在达到相应的设置间隙时发送低电平信号从而关闭该驱动电机。
进一步地，主控器1内置的电阻检测电路包括A/D转换单元、限压电阻、参考电阻和比例电阻，A/D转换单元产生的微电流分成两路，一路经过限压电阻，另一路经过检测回路；其中限压电阻、参考电阻和比例电阻上的电压U0、U1、U2以差分形式接入A/D转换单元的模数转换接口。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出的一种农业物料电学特性检测方法，根据不同农业物料的表观尺寸，将一对周围带有直纹的金属辊轮之间的间隙调整到合适大小，并在两辊轮之间施加电势差；然后颗粒状农业物料自由落入两辊之间并在受两辊挤压的过程中下落，同时传感器周期性采集信号并输送到电阻检测电路中，根据相应的电阻计算公式，得到所述农业物料的实时电特性时序变化曲线，可以针对不同尺寸的农业物料调整相应的检测间隙，适用范围广。解决了不同含水率的农业物料极宽的电阻域检测范围测量问题，成本低，检测精度高，操作方便，本发明可适用于诸如高温高湿等复杂环境。
附图说明
图1为本发明所述的农业物料电学特性检测方法的工作流程图；
图2为本发明所述的农业物料电学特性检测装置的结构示意图；
图3为本发明所述的农业物料电学特性检测装置的电路图；
图4为本发明农业物料的实时电阻特性时序变化曲线。
图中：1、主控器；2、电阻传感器；3、间隙控制器；31、驱动电机；32、滑动丝杠；33、滑槽；4、底座；5、侧架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种农业物料电学特性检测方法，包括以下步骤：
步骤一：根据不同农业物料的表观尺寸，将一对周围带有直纹的金属辊轮之间的间隙调整，通过驱动电机31带动滑动丝杠32移动；
步骤二：三组驱动电机31均配有编码器，用于控制侧架5在滑动丝杠32上的滑动距离进而调整金属辊轮之间的间隙，以获得合适的碾压间隙，并在两辊轮之间施加电势差；
步骤三：颗粒状农业物料自由落入两辊之间并在受两辊挤压的过程中下落，同时电阻传感器2周期性采集信号并输送到主控器1中；
步骤四：电阻检测电路根据相应的电阻计算公式，得到农业物料的实时电特性时序变化曲线；
所述电阻计算公式如下：
Figure BDA0002770519710000041
式中，U为电压，R为电阻。
请参阅图2，采用上述步骤S1-S4的农业物料在电学特性检测的过程中还具体涉及到一种农业物料电学特性检测装置，包括主控器1、电阻传感器2、间隙控制器3、底座4和侧架5，主控器1、间隙控制器3和侧架5均安装在底座4上，电阻传感器2安装在间隙控制器3上，其中；
间隙控制器3包括三组驱动电机31、滑动丝杠32以及滑槽33，底座4长度方向加工滑槽33，滑槽33内的轴承上插入滑动丝杠32，滑动丝杠32的一端与其中一组的驱动电机31端口的电机轴相接，可在滑槽33内发生直线位移，从而改变两电阻传感器2的间距以获得合适的碾压间隙；；
剩余两组驱动电机31均安装在侧架5的外部，其中一组侧架5固定在滑槽33一旁的底座4上；
另一组侧架5插入滑槽33内，被滑动丝杠32贯穿，并且两者处于啮合状态，利用啮合的连接关系，在滑动丝杠32旋转时可以带动侧架5移动，两组的侧架5之间安装一对周围带有直纹的金属辊轮，金属辊轮均与对应的驱动电机31相接，并在每对的金属辊轮之间施加电势差；
电阻传感器2安装在位于侧架5上的两组驱动电机31上，并且两组驱动电机31上均配有编码器，用来在线该两组驱动电机31的转速，检测过程的稳定性，筛选合适的检测数据。
底座4上固定的驱动电机31上连接有编码器，编码器将检测到的驱动电机31转动的距离信号实时传送到主控器1，当输入一定间隙数据并启动驱动电机31开始运转时，编码器将检测到的驱动电机31转动的距离信号实时传送到主控器1，主控器1会在达到相应的设置间隙时发送低电平信号从而关闭该驱动电机31。
请参阅图3-4，主控器1内置的电阻检测电路包括A/D转换单元、限压电阻、参考电阻和比例电阻，A/D转换单元产生的微电流分成两路，一路经过限压电阻，另一路经过检测回路；其中限压电阻、参考电阻和比例电阻上的电压U0、U1、U2以差分形式接入A/D转换单元的模数转换接口。
本发明可以针对不同尺寸的农业物料调整相应的检测间隙，适用范围广。解决了不同含水率的农业物料极宽的电阻域检测范围测量问题，本发明的成本低，检测精度高，操作方便，本发明可适用于诸如高温高湿等复杂环境。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种农业物料电学特性检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据不同农业物料的表观尺寸，将一对周围带有直纹的金属辊轮之间的间隙调整，通过驱动电机(31)带动滑动丝杠(32)移动；
S2：三组驱动电机(31)均配有编码器，用于控制侧架(5)在滑动丝杠(32)上的滑动距离进而调整金属辊轮之间的间隙，以获得合适的碾压间隙，并在两辊轮之间施加电势差；
S3：颗粒状农业物料自由落入两辊之间并在受两辊挤压的过程中下落，同时电阻传感器(2)周期性采集信号并输送到主控器(1)中；
S4：电阻检测电路根据相应的电阻计算公式，得到农业物料的实时电特性时序变化曲线；
采用上述步骤S1-S4的农业物料在电学特性检测的过程中还具体涉及到一种农业物料电学特性检测装置，包括主控器(1)、电阻传感器(2)、间隙控制器(3)、底座(4)和侧架(5)，主控器(1)、间隙控制器(3)和侧架(5)均安装在底座(4)上，电阻传感器(2)安装在间隙控制器(3)上，其中；
所述间隙控制器(3)包括三组驱动电机(31)、滑动丝杠(32)以及滑槽(33)，底座(4)长度方向加工滑槽(33)，滑槽(33)内的轴承上插入滑动丝杠(32)，滑动丝杠(32)的一端与其中一组的驱动电机(31)端口的电机轴相接；
所述的剩余两组驱动电机(31)均安装在侧架(5)的外部，其中一组侧架(5)固定在滑槽(33)一旁的底座(4)上；
所述的另一组侧架(5)插入滑槽(33)内，被滑动丝杠(32)贯穿，并且两者处于啮合状态。
2.如权利要求1所述的一种农业物料电学特性检测方法，其特征在于，两组的侧架(5)之间安装一对周围带有直纹的金属辊轮，金属辊轮均与对应的驱动电机(31)相接，并在每对的金属辊轮之间施加电势差。
3.如权利要求1所述的一种农业物料电学特性检测方法，其特征在于，电阻传感器(2)安装在位于侧架(5)上的两组驱动电机(31)上，并且两组驱动电机(31)上均配有编码器，用来在线该两组驱动电机(31)的转速，检测过程的稳定性，筛选合适的检测数据。
4.如权利要求1所述的一种农业物料电学特性检测方法，其特征在于，底座(4)上固定的驱动电机(31)上连接有编码器，编码器将检测到的驱动电机(31)转动的距离信号实时传送到主控器(1)，主控器(1)会在达到相应的设置间隙时发送低电平信号从而关闭该驱动电机(31)。
5.如权利要求1所述的一种农业物料电学特性检测方法，其特征在于，主控器(1)内置的电阻检测电路包括A/D转换单元、限压电阻、参考电阻和比例电阻，A/D转换单元产生的微电流分成两路，一路经过限压电阻，另一路经过检测回路；其中限压电阻、参考电阻和比例电阻上的电压U0、U1、U2以差分形式接入A/D转换单元的模数转换接口。
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