CN210269696U - 水分检测传感器及水分检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种水分检测传感器及水分检测系统，涉及检测技术领域，该水分检测传感器包括：处理器，以及与处理器分别连接的第一电容器、第二电容器和温度传感器；第一电容器与第二电容器为不同类型的电容器；第一电容器用于采集待检测物质的第一电容值，并将第一电容值发送给处理器；第二电容器用于采集待检测物质的第二电容值，并将第二电容值发送给处理器；温度传感器用于采集待检测物质的温度值，并将温度值发送给处理器；处理器用于输出与第一电容值、第二电容值和温度值对应的水分信息，水分信息包括待检测物质的水分状态信息和/或待检测物质的水分含量信息。本实用新型提升了对待检测物质进行水分检测的可靠性。

Description

水分检测传感器及水分检测系统

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，尤其是涉及一种水分检测传感器及水分检测系统。

背景技术

在工业和农业的生产、存储、运输及使用过程中，由于环境和技术工艺等方面的原因，很多有绝对干燥需求的介质中可能会有水分浸入，因此，对介质中的水分进行准确检测是十分必要的，这样有利于水分的实时采集和分析。然而，发明人经研究发现，现有的水分检测传感器的可靠性较低。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种水分检测传感器及水分检测系统，该水分检测传感器提升了对待检测物质进行水分检测的可靠性。

第一方面，本实用新型实施例提供一种水分检测传感器，包括：处理器，以及与所述处理器分别连接的第一电容器、第二电容器和温度传感器；所述第一电容器与所述第二电容器为不同类型的电容器；

所述第一电容器用于采集待检测物质的第一电容值，并将所述第一电容值发送给所述处理器；

所述第二电容器用于采集所述待检测物质的第二电容值，并将所述第二电容值发送给所述处理器；

所述温度传感器用于采集所述待检测物质的温度值，并将所述温度值发送给所述处理器；

所述处理器用于输出与所述第一电容值、所述第二电容值和所述温度值对应的水分信息；所述水分信息包括所述待检测物质的水分状态信息和/或所述待检测物质的水分含量信息。

在可选的实施方式中，所述处理器包括信号处理模块，以及与所述信号处理模块分别连接的第一信号采集模块、第二信号采集模块、第三信号采集模块和信号传输模块；

所述第一信号采集模块还与所述第一电容器相连接，所述第二信号采集模块还与所述第二电容器相连接，所述第三信号采集模块还与所述温度传感器相连接；

所述第一信号采集模块用于接收所述第一电容值，并将所述第一电容值的电信号发送给所述信号处理模块；

所述第二信号采集模块用于接收所述第二电容值，并将所述第二电容值的电信号发送给所述信号处理模块；

所述第三信号采集模块用于接收所述温度值，并将所述温度值的电信号发送给所述信号处理模块；

所述信号处理模块用于将与所述第一电容值的电信号、所述第二电容值的电信号和所述温度值的电信号对应的所述水分信息发送至所述信号传输模块；

所述信号传输模块用于输出所述水分信息。

在可选的实施方式中，所述水分检测传感器还包括机械封装结构；

所述信号处理模块、所述第一信号采集模块、所述第二信号采集模块、所述第三信号采集模块和所述信号传输模块设置于所述机械封装结构的内部；

所述第一电容器、所述第二电容器和所述温度传感器嵌在所述机械封装结构的外表面。

在可选的实施方式中，所述水分检测传感器还包括电器连接头；

所述电器连接头的一端处于所述机械封装结构内部并连接所述信号传输模块，所述电器连接头的另一端处于所述机械封装结构的外部，用于连接电源线和信号传输线。

在可选的实施方式中，所述处理器为曲面柔性电路板或多层结构的电路板。

在可选的实施方式中，所述机械封装结构的内表面设置为螺纹、键槽或波浪纹，所述机械封装结构的外表面设置有螺纹牙；

所述机械封装结构的内部缝隙填充有灌封胶，以固定所述机械封装结构内部的所述多层结构的电路板。

在可选的实施方式中，所述第一电容器为同轴双环的空心圆柱体结构，所述第一电容器的一端嵌在所述机械封装结构的外表面；

所述第二电容器和所述温度传感器位于所述第一电容器的所述空心圆柱体内。

在可选的实施方式中，所述第一电容器的另一端为封闭端，所述空心圆柱体结构的侧壁上设置有导油孔。

在可选的实施方式中，所述第一电容器为极板电容器，所述第二电容器为湿敏电容器。

第二方面，本实用新型实施例提供一种水分检测系统，包括物质存放设备，以及如前述实施方式任一项所述的水分检测传感器；

所述物质存放设备用于存放所述待检测物质。

本实用新型实施例提供的一种水分检测传感器及水分检测系统，该水分检测传感器包括：处理器，以及与处理器分别连接的第一电容器、第二电容器和温度传感器；第一电容器与第二电容器为不同类型的电容器；第一电容器用于采集待检测物质的第一电容值，并将第一电容值发送给处理器；第二电容器用于采集待检测物质的第二电容值，并将第二电容值发送给处理器；温度传感器用于采集待检测物质的温度值，并将温度值发送给处理器；处理器用于输出与第一电容值、第二电容值和温度值对应的水分信息(包括待检测物质的水分状态信息和/或待检测物质的水分含量信息)。上述水分检测传感器包括了两个不同类型的电容器以及温度传感器，通过两个不同类型的电容器采集待检测物质的电容值，再通过温度传感器采集待检测物质的温度值，然后通过处理器相应地输出待检测物质的水分信息，综合提升了对待检测物质进行水分检测的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种水分检测传感器结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种水分检测传感器结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种水分检测传感器结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种水分检测传感器结构左视图；

图5为本实用新型实施例提供的一种水分检测传感器结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种水分检测传感器结构左视图；

图7为本实用新型实施例提供的一种水分检测系统结构示意图。

图标：1-处理器；11-第一信号采集模块；12-第二信号采集模块；13-第三信号采集模块；14-信号处理模块；15-信号传输模块；21-第一电容器；22-第二电容器；23-温度传感器；3-机械封装结构；4-电器连接头；5-导油孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

发明人经研究发现，现有的水分检测使用设备中大多采用单一的电容器对介质进行水分检测，只能检测出介质是否含有水分，检测结果的可靠性较低。基于此，本实用新型实施例提供的一种水分检测传感器及水分检测系统，该水分检测传感器包括两个不同类型的电容器以及温度传感器，通过两个不同类型的电容器采集待检测物质的电容值，再通过温度传感器采集待检测物质的温度值，然后通过处理器输出待检测物质的水分信息，提升了对待检测物质进行水分检测的可靠性。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种水分检测传感器进行详细介绍。

实施例一：

本实用新型实施例提供了一种水分检测传感器，参见如图1所示的水分检测传感器结构示意图，该水分检测传感器包括：处理器1，以及与处理器1分别连接的第一电容器21、第二电容器22和温度传感器23；第一电容器21与第二电容器22为不同类型的电容器。图1中示出的第一电容器21为双极板电容器，第一电容器21也可以为其他类型的电容器。处理器1分别与第一电容器21、第二电容器22和温度传感器23连接，以接收第一电容器21、第二电容器22和温度传感器23发送的采集到的信号，如图1所示，上述连接方式可以是第一电容器21、第二电容器22和温度传感器23嵌在处理器1的表面，并通过导线与处理器1的相应元器件通信连接。

第一电容器21用于采集待检测物质的第一电容值，并将第一电容值发送给处理器1；第二电容器22用于采集待检测物质的第二电容值，并将第二电容值发送给处理器1；温度传感器23用于采集待检测物质的温度值，并将温度值发送给处理器1。处理器1用于输出与第一电容值、第二电容值和温度值对应的水分信息；水分信息包括待检测物质的水分状态信息和/或待检测物质的水分含量信息。处理器1根据检测到的待检测物质的第一电容值、第二电容值和温度值，输出相应的待检测物质的水分信息，该水分信息可以是待检测物质的水分状态信息和/或待检测物质的水分含量信息，待检测物质的水分状态信息是指待检测物质中的水分处于溶解状态、乳化状态、游离状态或者是待检测物质中融入了大量气泡(即气泡状态)。其中，处理器1中可以存储有现有的可以根据第一电容值、第二电容值和温度值得到水分信息算法，当第一电容器21、第二电容器22和温度传感器23分别将第一电容值、第二电容值和温度值发送至处理器1后，处理器1就可以输出与上述第一电容值、第二电容值和温度值相对应的水分信息数据。

本实用新型实施例提供的上述水分检测传感器，通过两个不同类型的电容器采集待检测物质的电容值，再通过温度传感器采集待检测物质的温度值，然后通过处理器输出待检测物质的水分信息，提升了对待检测物质进行水分检测的可靠性。

为了使处理器准确高效地输出待检测物质的水分信息，如图2所示的水分检测传感器结构示意图，本实施例提供了处理器的结构组成的具体实施方式：

如图2所示，处理器1包括信号处理模块14，以及与信号处理模块分别连接的第一信号采集模块11、第二信号采集模块12、第三信号采集模块13和信号传输模块15。其中，第一信号采集模块11还与第一电容器相连接，第二信号采集模块12还与第二电容器相连接，第三信号采集模块13还与温度传感器相连接。第一信号采集模块11用于接收第一电容值，并将第一电容值的电信号发送给信号处理模块14。第二信号采集模块12用于接收第二电容值，并将第二电容值的电信号发送给信号处理模块14。第三信号采集模块13用于接收温度值，并将温度值的电信号发送给信号处理模块14。信号处理模块14用于将与第一电容值的电信号、第二电容值的电信号和温度值的电信号对应的水分信息发送至信号传输模块15。信号传输模块15用于输出水分信息。由于第一电容器21、第二电容器22和温度传感器23是随着待检测物质的水分变化而发生物理变化的敏感元件，因此，需要使用第一信号采集模块11、第二信号采集模块12、第三信号采集模块13采集上述第一电容器21、第二电容器22和温度传感器23的物理变化信号，并将上述物理变化信号转变为电信号，并将该电信号发送至信号处理模块14，信号处理模块14中存储有根据第一电容值、第二电容值和温度值计算得到水分信息的算法，该算法可以是目前已有的能够实现上述计算的人工智能算法，该人工智能算法可以是神经网络信号融合算法、粗糙度信号融合算法、模糊理论信号融合算法、证据理论信号融合算法、贝叶斯网络信号融合算法中的一种或多种。信号处理模块14将计算出的待检测物质的水分信息发送至信号传输模块15，使信号传输模块15将上述水分信息的数值输出。

为了提高水分检测传感器的安全性，如图3所示的水分检测传感器结构示意图，本实施例提供的水分检测传感器还包括机械封装结构3。信号处理模块、第一信号采集模块、第二信号采集模块、第三信号采集模块和信号传输模块设置于机械封装结构3的内部。第一电容器21、第二电容器22和温度传感器23嵌在机械封装结构3的外表面。机械封装结构3的立体形状可以根据实际需求定制，可以是长方体结构、立方体结构或圆柱体结构，当机械封装结构为圆柱体结构时，水分检测传感器的左视图参见如图4所示的水分检测传感器结构左视图。

为了提升上述水分检测传感器的使用便捷性，如图3所示，本实施例提供的水分检测传感器还包括电器连接头4。电器连接头4的一端处于机械封装结构内部并连接信号传输模块15，电器连接头4的另一端处于机械封装结构3的外部，用于连接电源线和信号传输线(电源线和信号传输线在图3中是用电器连接头4右端的曲线表示的)。信号处理模块14还可以将根据第一电容值、第二电容值和温度值得到的水分信息，调制成可以远传的信号，并通过信号传输模块15发送至电器连接头4，电器连接头4可以是同轴电缆插头、多针子母航插或者RJ45接口，电器连接头4可以根据不同的接头类型以不同的电信号形式传出水分信息，例如可以是电流信号、电压脉冲信号、CAN总线信号、232总线信号、485总线信号、USB通用串行总线或以太网协议信号等。

为了使上述水分检测传感器的体积尽可能的小，参见如图5所示的一种水分检测传感器结构示意图(图5中示出的是处理器为多层电路板结构时的结构示意图)，本实施例提供的水分检测传感器中的处理器1为曲面柔性电路板或多层结构的电路板，当处理器1为多层电路板结构时，处理器1还包括插针，插针用于固定连接多层结构的电路板。在一种实施方式中，上述处理器1为曲面柔性电路板，曲面柔性电路板可以卷曲以节省空间，适应机械封装结构3的尺寸。在另一种实施方式中，如图5所示，上述处理器1为多层结构的电路板结构，多层结构的电路板可以采用叠片结构，多层叠片之间用插针连接，在减少体积的前提下提高连接的可靠性。

为了提升上述水分检测传感器的耐用性，本实施例提供的水分检测传感器的机械封装结构的内表面设置为螺纹、键槽或波浪纹(图5中示出了机械封装结构的内表面的螺纹内壁)，机械封装结构的外表面设置有螺纹牙。机械封装结构的内部缝隙填充有灌封胶，以固定机械封装结构内部的多层结构的电路板。由于电路板属于比较容易损坏的部件，机械封装结构3内表面的螺纹还可以增强灌封胶的流动性与灌封效果，以更好地固定多层电路板结构，使电路板结构更加牢固耐用。

为了保护上述水分检测传感器的敏感元件电容器和温度传感器，参见如图5所示的水分检测传感器结构示意图，本实施例提供的第一电容器21为同轴双环的空心圆柱体结构，第一电容器21的一端嵌在机械封装结构的外表面。其中，第二电容器22和温度传感器23位于第一电容器21的空心圆柱体内。第一电容器21的另一端为封闭端，空心圆柱体结构的侧壁上设置有导油孔5，其中，导油孔5为通孔(即空心圆柱体结构的侧壁上的两个孔是相通的，从空心圆柱体结构的侧壁上的两个孔中都可以看到第二电容器和温度传感器)，待检测物质从其中的一个孔进入，从另外一个孔流出。为了更加直观地反应该水分检测传感器的结构图，参见如图6所示的一种水分检测传感器结构的左视图，第一电容器21为内外嵌套的双环构成的电容器，第二电容器22和温度传感器23在双环结构的圆环内部，并通过导线或其他通信连接线连接机械封装结构中的处理器，这样可以保护空心圆柱体内的第二电容器22和温度传感器23不受待检测物质的直接冲击，从而可以较好地保护第二电容器22和温度传感器23。第一电容器21的空心圆柱体结构上的导油孔可以在检测待检测物质的水分时，导油孔5为通孔使待检测物质形成均匀紊流，提高检测精度。在实际应用中，第一电容器21的双环结构的材质可以是不锈钢、铜或铝等导电金属，也可以是非金属材料，该非金属基材上镀上或者裹附导电材料。

为了提升上述水分检测传感器的检测精度，本实施例中的第一电容器21为极板电容器，第二电容器22为湿敏电容器。附图中示出的第一电容器21都为双极板电容器，与第一电容器相比，第二电容器22两极板间增加了湿敏电介质，即使在待检测物质的水分含量较少时，也可以吸收聚集更多的水分，提高了对待检测物质的水分检测精度。

本实用新型实施例提供的上述水分检测传感器，通过使用同轴双环的空心圆柱体结构作为第一电容器，较好地保护了第二电容器和温度传感器，第一电容器空心圆柱体结构上的通孔使待检测物质形成均匀紊流，以及使用湿敏电容器作为第二电容器，提高了对待检测物质的水分检测精度。

实施例二：

本实用新型实施例提供了一种水分检测系统，参见如图7所示的水分检测系统结构示意图，该水分检测系统包括物质存放设备，以及上述实施例一提供的水分检测传感器。物质存放设备用于存放待检测物质。

本实用新型实施例提供的一种水分检测系统，在上述实施例一的基础上增加了物质存放设备，将待检测物质放入物质存放设备中，就可以用水分检测传感器对待检测物质的水分信息进行检测，提高了对待检测物质水分检测过程的快速性和便捷性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种水分检测传感器，其特征在于，包括：处理器，以及与所述处理器分别连接的第一电容器、第二电容器和温度传感器；所述第一电容器与所述第二电容器为不同类型的电容器；

所述第一电容器用于采集待检测物质的第一电容值，并将所述第一电容值发送给所述处理器；

所述第二电容器用于采集所述待检测物质的第二电容值，并将所述第二电容值发送给所述处理器；

所述温度传感器用于采集所述待检测物质的温度值，并将所述温度值发送给所述处理器；

所述处理器用于输出与所述第一电容值、所述第二电容值和所述温度值对应的水分信息；所述水分信息包括所述待检测物质的水分状态信息和/或所述待检测物质的水分含量信息。

2.根据权利要求1所述的水分检测传感器，其特征在于，所述处理器包括信号处理模块，以及与所述信号处理模块分别连接的第一信号采集模块、第二信号采集模块、第三信号采集模块和信号传输模块；

所述第一信号采集模块还与所述第一电容器相连接，所述第二信号采集模块还与所述第二电容器相连接，所述第三信号采集模块还与所述温度传感器相连接；

所述第一信号采集模块用于接收所述第一电容值，并将所述第一电容值的电信号发送给所述信号处理模块；

所述第二信号采集模块用于接收所述第二电容值，并将所述第二电容值的电信号发送给所述信号处理模块；

所述第三信号采集模块用于接收所述温度值，并将所述温度值的电信号发送给所述信号处理模块；

所述信号处理模块用于将与所述第一电容值的电信号、所述第二电容值的电信号和所述温度值的电信号对应的所述水分信息发送至所述信号传输模块；

所述信号传输模块用于输出所述水分信息。

3.根据权利要求2所述的水分检测传感器，其特征在于，所述水分检测传感器还包括机械封装结构；

所述信号处理模块、所述第一信号采集模块、所述第二信号采集模块、所述第三信号采集模块和所述信号传输模块设置于所述机械封装结构的内部；

所述第一电容器、所述第二电容器和所述温度传感器嵌在所述机械封装结构的外表面。

4.根据权利要求3所述的水分检测传感器，其特征在于，所述水分检测传感器还包括电器连接头；

所述电器连接头的一端处于所述机械封装结构内部并连接所述信号传输模块，所述电器连接头的另一端处于所述机械封装结构的外部，用于连接电源线和信号传输线。

5.根据权利要求4所述的水分检测传感器，其特征在于，所述处理器为曲面柔性电路板或多层结构的电路板。

6.根据权利要求5所述的水分检测传感器，其特征在于，所述机械封装结构的内表面设置为螺纹、键槽或波浪纹，所述机械封装结构的外表面设置有螺纹牙；

所述机械封装结构的内部缝隙填充有灌封胶，以固定所述机械封装结构内部的所述多层结构的电路板。

7.根据权利要求6所述的水分检测传感器，其特征在于，所述第一电容器为同轴双环的空心圆柱体结构，所述第一电容器的一端嵌在所述机械封装结构的外表面；

所述第二电容器和所述温度传感器位于所述第一电容器的所述空心圆柱体内。

8.根据权利要求7所述的水分检测传感器，其特征在于，所述第一电容器的另一端为封闭端，所述空心圆柱体结构的侧壁上设置有导油孔。

9.根据权利要求1所述的水分检测传感器，其特征在于，所述第一电容器为极板电容器，所述第二电容器为湿敏电容器。

10.一种水分检测系统，其特征在于，包括物质存放设备，以及如权利要求1至9任一项所述的水分检测传感器；

所述物质存放设备用于存放所述待检测物质。

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