CN204116184U - 一种粮食孔隙度就仓测量装置 - Google Patents

Abstract

一种粮食孔隙度就仓测量装置，属于孔隙度测量装置。该装置由风机、管道、热线风速仪、电磁阀、粮仓、压力传感器、温度传感器、信号线、检测电路构成。检测电路由单片机、键盘、压力检测电路、温度检测电路、显示屏、驱动器、蜂鸣器构成。风机与管道相连，向粮仓鼓风。管道上装有电磁阀，中点处有孔，热线风速仪由该孔插入。粮仓密封良好，仓顶上的小孔供信号线穿过。压力、温度传感器均装在仓内，通过信号线与检测电路相连。该装置无需取样，可直接测量粮食在仓储状态下的孔隙度，不破坏粮食的结构和性质，结果更准确，自动化程度较高，操作便捷，结构简单，克服了现有装置测量结果不符合实际仓储条件，结构复杂和成本高的不足。

Description

一种粮食孔隙度就仓测量装置

技术领域

一种粮食孔隙度就仓测量装置，属于孔隙度测量装置 

背景技术

孔隙度测量原理可大致分为间接法和直接法。间接法是指用扫描、图像处理技术或电化学、声学、光学原理测量物料的孔隙度，具有精度高，不改变物料结构、性质的优点，但因其设备价格贵，运行和维护条件高，在实际中应用较少。直接法包括压汞法、密度法、浮力法、比重瓶法。由于前三种方法需将待测物浸入液体，因此常用来测量差吸水性物料(如岩石)的孔隙度，不适用于吸水性较强物料(如粮食)的检测，否则会改变物料的结构、性质，不能达到无损检测的目的。比重瓶法的原理是气态方程，根据压力、温度的变化间接求出孔隙度，可用于吸水性物料孔隙度的测量。 

在仓储条件下，仓内不同高度粮食的孔隙度是不等的。由于受上部粮食挤压，下部粮粒之间接触更加紧密，孔隙度变小。除此振动也能起到压实作用，降低孔隙度。上述的孔隙度测量方法均需取样，只能测少量样品的孔隙度，忽略了大量粮食自重及振动的影响，跟实际仓储状态下粮食的孔隙度存在差异。因此研究能检测大量粮食在仓储状态下孔隙度的就仓测量法对粮食的通风、储存更具实际意义。 

由于人工测量工作量较大，将计算机技术、电子技术、自动控制技术与就仓测量法相结合，提高测量结果真实性及其自动化水平很有必要。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种测量迅速准确、具有一定自动化水平的粮食孔隙度就仓测量装置。该装置无需取样，可直接测量仓储状态下粮食的孔隙度，为制定高效节能的通风方案提供依据。当测量值超出给定的参考范围时，系统会报警提示隙度异常，利于粮情监测。 

一种粮食孔隙度就仓测量装置，其特征在于由风机(1)、管道(2)、热线风速仪(3)、电磁阀(4)、粮仓(5)、压力传感器(6)、温度传感器(7)、信号线(8)、检测电路(9)构成；所述的风机(1)与管道(2)相连，向粮仓(5)鼓风；所述的管道(2)上装有电磁阀(4)，中点处有孔；所述的热线风速仪(3)由管道(2)上的孔竖直插入，其探头与管道中心对齐；所述的粮仓(5)内装满粮食，密封良好，仓顶上的小孔可供信号线穿过；所述的压力传感器(6)、温度传感器(7)均装在粮仓(5)内，通过信号线(8)与检测电路(9)相连； 

所述的检测电路(9)，其特征在于由单片机、键盘、压力检测电路、温度检测电路、显示屏、驱动器和蜂鸣器构成；所述的单片机存储键盘、传感器传来的数据和压力上升、下降所用时间，根据相应公式计算孔隙度，并通过检验测量结果是否在给定的参考范围内来判断孔隙度有无异常；所述的键盘用来向单片机输入热线风速仪测得的气体流量值、管道体积、粮食体积、粮食品种及相应的孔隙度参考范围；所述的压力检测电路和温度检测电路分别将 压力传感器(6)和温度传感器(7)传来的信号转化成单片机可识别的数字信号；所述的显示屏显示粮食品种、压力、温度、孔隙度值及孔隙度是否正常；所述的蜂鸣器在孔隙度超出给定的参考范围时，报警提示仓内粮食孔隙度异常。 

本发明的工作原理： 

该装置的原理是气态方程，即PV＝RTm/M(式中P为气体压力，V为气体体积，R为气体常量，T为温度，m为气体质量，M为气体摩尔质量)。 

风机(1)和电磁阀(4)未开启时，仓内原有气体质量m₀＝ρV，满足气态方程P₀V＝RT₀m₀/M(式中ρ为空气密度，V为仓内装满粮食后的孔隙体积，T₀为鼓风前温度)。当风机(1)和电磁阀(4)开启时，粮仓(5)进气，压力由P₀上升到P₁，最终趋于稳定，净进气量m＝(q₁-q₂)ρt₁(式中q₁为进气流量，q₂为粮仓的漏气速率，t₁为压力由P₀升至P₁所用时间)。进气结束后(即压力稳定后)，粮仓(5)和管道(2)内气体满足气态方程P₁V₁＝RT₁(m₀+m)/M，其中V₁＝V+V₂(式中V₂为管道体积，T₁为鼓风后温度)。同时关闭电磁阀(4)和风机(1)，仓内压力下降，根据气态方程可以估算出粮仓(5)的漏气速率q₂＝M(P₁V₁/T₁-P₀V/T₀)/ρt₂R(t₂为压力由P₁降为P₀所用时间)。将两状态方程相除可以得出孔隙体积V，根据K＝V/V_T(V_T为粮食体积)就能得到孔隙度K。 

与现有装置相比，本发明的优点在于： 

就仓测量，考虑了粮食受到压实、振动和粮仓漏气的影响，测量结果更准确；气体不会改变粮食的结构、性质，可实现无损检测；自动化程度较高；操作便捷；结构简单，成本低。 

附图说明

图1为本发明结构示意图。 

图中，1.风机、2.管道、3.热线风速仪、4.电磁阀、5.粮仓、6.压力传感器、7.温度传感器、8.信号线、9.检测电路。 

图2为本发明检测电路结构示意图。 

具体实施方式

给粮仓(5)内装满粮食，测量粮食体积V_T和管道体积V₂。密封粮仓(5)，连接管路，安装电磁阀(4)、压力传感器(6)、温度传感器(7)，将热线风速仪(3)竖直插入管道内并开启。确定系统连接可靠后，开启检测电路(9)并初始化，将V_T、V₂、粮食品种及相应的孔隙度参考范围通过键盘输入单片机，给电磁阀(4)通电，使它处于开启状态。随后开启风机(1)，给粮仓(5)鼓风，仓内压力由大气压P₀升至峰值P₁，最终趋于稳定，期间单片机记录下传感器测到的P₀、P₁、T₀、T₁值及压力由P₀升至P₁所用时间t₁。待热线风速仪(3)测得的平均流量q₁稳定后，将其输入单片机。当压力达到峰值P₁并稳定一段时间t后(系统设定)，同时关闭电磁阀(4)和风机(1)，仓内压力下降，单片机记录压力由P₁降为P₀所用时间t₂。待流量值归零后，关闭热线风速仪(3)。整个过程中，单片机通过驱动器控制电磁阀(4)和蜂鸣器，存储的参数有P₀、P₁、 T₀、T₁、q₁、q₂、V_T、V₂、t₁、t₂、粮食品种及相应的孔隙度参考范围，最后根据相应公式计算粮食孔隙度K，并判断测量值是否在给定的参考范围内，如超出参考范围，蜂鸣器报警，提示仓内粮食孔隙度异常。显示屏显示的内容有P₀、P₁、T₀、T₁、K、粮食品种及孔隙度是否正常。待显示出孔隙度后，测量结束，关闭检测电路(9)。 

Claims (2)

1.一种粮食孔隙度就仓测量装置，其特征是由风机(1)、管道(2)、热线风速仪(3)、电磁阀(4)、粮仓(5)、压力传感器(6)、温度传感器(7)、信号线(8)、检测电路(9)构成；所述的风机(1)与管道(2)相连，向粮仓(5)鼓风；所述的管道(2)上装有电磁阀(4)，中点处有孔；所述的热线风速仪(3)由管道(2)上的孔竖直插入，其探头与管道中心对齐；所述的粮仓(5)内装满粮食，密封良好，仓顶上的小孔可供信号线穿过；所述的压力传感器(6)、温度传感器(7)均装在粮仓(5)内，通过信号线(8)与检测电路(9)相连。 

2.根据权利要求1所述的一种粮食孔隙度就仓测量装置，其特征是，所述的检测电路(9)由单片机、键盘、压力检测电路、温度检测电路、显示屏、驱动器和蜂鸣器构成；所述的单片机存储键盘、传感器传来的数据和压力上升、下降所用时间，根据相应公式计算孔隙度，并通过检验测量结果是否在给定的参考范围内来判断孔隙度有无异常；所述的键盘用来向单片机输入热线风速仪测得的气体流量值、管道体积、粮食体积、粮食品种及相应的孔隙度参考范围；所述的压力检测电路和温度检测电路分别将压力传感器(6)和温度传感器(7)传来的信号转化成单片机可识别的数字信号；所述的显示屏显示粮食品种、压力、温度、孔隙度值及孔隙度是否正常；所述的蜂鸣器在孔隙度超出给定的参考范围时，报警提示仓内粮食孔隙度异常。