-
Beschreibung:
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen mindestens
eines Bestandteils einer Probe aus Getreide, Samen oder einem anderen körnigen Material,
welches in einem Probenbehälter oder Probenaufnahmeraum angeordnet ist und einem
Wechselstromfeld ausgesetzt ist, während der Wert der Dielektrizitätskonstante der
Probe gemessen wird, um das Bestandteil auf der Grundlage dieses Wertes zu bestimmen.
-
In der Vergangenheit waren die dielektrischen Eigenschaften von Getreide,
Samen und anderen organischen Materialien Gegenstand eingehender theoretischer und
praktischer Analysen. Somit ist es durchaus bekannt, daß die Dielektrizitätskonstante
einer wasserhaltigen Probe, die in einem Wechselstromfeld angeordnet ist, in Zusammenhang
mit dem Wassergehalt der Probe steht. Dieser Zusammenhang liegt in erster Linie
in der Tatsache, daß die Wassermoleküle ein statisches elektrisches Dipolmoment
aufweisen. Demzufolge wird die Dielektrizitätskonstante einer wasserhaltigen Probe,
die in einem Wechselstromfeld angeordnet ist, von der Anzahl von Wassermolekülen
in der Probe abhängen. Nicht nur die Wassermoleküle, sondern auch mögliche Proteinmoleküle
und Moleküle anderer Bestandteile der gemessenen Probe können zur Dielektrizitätskonstante
der Probe dadurch beitragen, daß sie statische oder induzierte Dipolmomente aufweisen.
Deshalb wurde vorgeschlagen, auch andere Bestandteile als Wasser auf der Grundlage
der Messungen der Dielektrizitätskonstante der Probe zu bestimmen.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft derartige Messungen, welche die
Bestimmung der Dielektrizitätskonstante einer Probe umfassen, und zielt darauf ab,
diese Messungen genauer und zuverlässiger zu machen, als dies
bisher
möglich war. @@@ Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß
man die Probe oder das Material im Behälterr oder Aufnahmeraum bis zu einem bestimmten
Maß verdichtet-g' bevor man den genannten Wert der Dielektrizitätskom@@@@-te mißt.
-
Es wurde herausgefunden, daß die Dielektrizitätskon- t.
-
stante getreideartigen oder körnigen Materials nicht nur von den Bestandteilen
des Materials abhängt, sondern auch von dem Maß, bis zu welchem die Partikel: bzw.
Körner des Materials in der Probe verdichtet oder zusammengedrückt bzw. zusammengestapelt
sind. Demzufolge ist es wesentlich, um zuverlässige Messungen zur erhalten, daß
die Partikel der gleichen Proben von Messungen, die miteinander verglichen werden
sollte, in dem Probenaufnahmebehälter in einem im wesentlichen gleichen Maß verdichtet
sind. Wenn eine Probe eines Partikelmaterials vor der Messung verdichtet wird, dann
wird das Ergebnis der Messung weniger auf gelegentliche Schwingungen oder Stöße
während der Messungen ansprechen oder hiervon abhängen.
-
Erfindungsgemäß wird die Probe bevorzugt dadurch wer dichtet, daß
man eine Schwingungsbewegung bzw. Rüttelbewegung dem Probeaufnahmebehälter oder
Probeaufnahmeraum mitteilt. Die Schwing- bzw. Rüttelbewegung der Probe kann dann
begonnen werden, wenn die gesamte Probe in den Probe aufnahmebehälter oder Probenaufnahmeraum
eingelegt wurde. Es hat sich allerdings herausgestellt, daß es möglich ist, eine
viel gleichmäßigere und reproduzierbarere Dichte der Partikelprobe zu erhalten,
wenn der Behälter oder Aufnahmeraum gerüttelt wird, während die Materialprobe allmählich
in den Behälter oder Aufnahmeraum eingebracht wird. Das Einbringen der Probe kann
kontinuierlich
oder intermittierend stattfinden.
-
Die Probe aus Teilchenmaterial kann auch dadurch verdichtet werden,
daß man sie Ultraschall aussetzt, wenn die gesamte Probe in das Innere des Behälters
oder Aufnahmeraums eingebracht wurde, aber bevorzugt dann, wenn die Probe gerade
in den Behälter oder Aufnahmeraum eingebracht wird.
-
In der Praxis wird eine zu messende Probe normalerweise in den Probeaufnahmebehälter
oder Probeaufnahmeraum derart eingefüllt, daß sie ein bestimmtes Volumen hiervon
ausfüllt, beispielsweise das Gesamtvolumen. Es kann dann für die auszuführende Messung
wesentlich sein, daß das Gesamtgewicht der Probe im Behälter oder Aufnahmeraum bestimmt
wird, weil dieses Gewicht in Verbindung mit dem Volumen eine Angabe des Scheffelgewichts
bzw. spezifischen Gewichts oder der Dichte der Probe liefert. Gemäß der Erfindung
kann das Gewicht der Probe auf der Grundlage der natürlichen Schwingungsfrequenz
des Behälters oder Probenraumes bestimmt werden, während die Probe hierin enthalten
ist, weil die natürliche Frequenz abhängig ist von der gesamten Schwingungsmasse
oder dem gesamten schwingenden Gewicht, d.h.
-
dem Gewicht von Behälter und Probe.
-
Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zur Verwendung bei der
Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, wobei die Einrichtung dem Typ nach
einen Probenbehälter oder Probenaufnahmeraum umfaßt, eine Einrichtung zum Erzeugen
eines Wechselstromfeldes hierin, sowie eine Einrichtung zum Messen des Wertes der
Dielektrizitätskonstante des Inhalts des Behälters oder Aufnahmeraums, und die erfindungsgemäße
Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter oder Aufnahmeraum rüttelfähig
angebracht ist und daß eine RAtteleinrichtung
vorgesehen ist, um
den Behälter oder Aufnahmeraum in. Vibration zu versetzen.
-
Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung betrifft diese ein Verfahren
und eine Einrichtung zum BestimMen mindestens eines Bestandteils einer Probe aus
Teilche~ material wie etwa Getreide oder Samen, und zwar auf der Grundlage des Wertes
der Dielektrizitätskonstante der Probe. Vor der Messung des Wertes der Dielektrizia
tätskonstante wird die Probe bis zu einem bestimmten Maß verdichtet, insbesondere
dadurch, daß man die Probe rüttelt bzw. in Vibration versetzt. Vorzugsweise wird
die Probe gerüttelt, während sie gerade in den Probenbehälter oder Probenaufnahmeraum
eingebracht wird, in welchem die Probe einem Wechselstromfeld zum Bestimmen des
Wertes der Dielektrizitätskonstante ausgesetzt wird.
-
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch näher
beschrieben, in welchen: Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausf(Lhrungsbeispiell
der erfindungsgemäßen Einrichtung ist, und Fig. 2 eine schematische Darstellung
eines Teils einer abgeänderten Ausfthrungsform der Vorrichtung ist.
-
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung. Diese Vorrichtung umfaßt einen Probenaufnahmebehälter oder Kondensator
10, in welchem eine Meßkammer zur Aufnahme einer Probe S, die zu messen ist, zwischen
einem mittigen Leiter oder einer Elektrode 11 und einer äußeren Umfangswand 12 festgelegt
ist, die den anderen Leiter oder die andere Elektrode der Kondensatoreinrichtung
bildet.
-
Die Leiter 11 und 12 sind durch eine elektrisch isolierende Bodenwand
13 voneinander getrennt. Der Kondensator oder Behälter 10 ist mit einem Rüttler
14 verbunden, mittels dessen die Probe S, die im Kondensator enthalten ist, gerüttelt
und verdichtet werden kann, so daß man einen reproduzierbaren Füllungsgrad erhAlt.
-
Der Kondensator 10 ist ebenfalls mit einer Gewicht- -meßeinrichtung
15 zum Messen des Gewichts der Probe S verbunden, die im Kondensator enthalten ist,
und jeder der Leiter oder Elektroden 11 und 12 ist jeweils mit einer Einrichtung
16 zur Messung des Wechselstromwiderstandes (Impedance) verbunden, welche ihrerseits
mit einem Generator 17 zum Erzeugen eines elektrischen Wechselstromfeldes zwischen
den Leitern oder Elektroden 10 und 11 verbunden ist. Der Rüttler bzw. die Vibriereinrichtung
14, die Gewichtmeßeinrichtung 15, die Meßeinrichtung 16 für den Wechselstromwiderstand
und der Generator 17 sind jeweils elektrisch mit einer Steuer- bzw. Uberwachungs-
und Rechnereinrichtung 18 verbunden, etwa einem Mikrocomputer. Dieser Computer steuert
bzw. überwacht die Tätigkeit der verschiedenartigen Einrichtungen der Vorrichtung
und errechnet den Gehalt eines oder mehrerer Bestandteile in der Probe S auf der
Grundlage des Wechselstromwiderstandes oder der Kapazität, die durch die Einrichtung
16 gemessen wird, wenn ein elektrisches Wechselstromfeld vom Generator 17 erzeugt
wird, auf der Grundlage des Gewichts, das durch die Einrichtung 15 gemessen wird,
und auf der Grundlage empirischer Informationen, die im Speicher des Computers 18
eingespeichert sindt Fig. 2 zeigt ein abgeändertes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung,
wobei der Rüttler 14 und die Gewichtmeßeinrichtung durch eine Spule 19 ersetzt sind,
welche einen Kern 20 aufweist.
-
Der Behälter 10 ist schwingfkhig angebracht, wie dies etwa an der
Stelle 21 gezeigt ist. Der Kern 20 der
Spule 19 ist an der isolierenden
Bodenwand 13 deC Behälters oder Kondensators 10 angebracht, während die Spule 19
ortsfest angebracht ist. Ein Wechselstrom X der Spule 19 durch einen Generator 22
zugeführt werden.
-
und die Spule 19 sowie der Generator 22 sind an da.
-
Computer 18 angeschlossen, wie gezeigt ist.
-
Wenn die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung verwendet werden soll, dann
wird der Generator 22 erregt, so daß er einen Wechselstrom an die Spule 19 abgibt,
wobei der Kern Ib und dementsprechend auch der Behälter oder Kondensator 10 bei
einer Frequenz in erzwungene Schwingung versetzt werden, die durch die Frequenz
des Wechselstroms des Generators 22 bestimmt ist. Während der Behälter 10 in Schwingung
gehalten wird, wird die Probe S in da.
-
Behält@ 10 eingefüllt, wobei die Teilchen der Probe gleichförmig verdichtet
werden und der Behalter 10 völlig mit der verdichteten Probe gefüllt wird. @@@@
des Behälter 10 gefüllt wurde, dann wird der Generat- @2 außer Betrieb genommen,
und der Behälter 10 und det Kern 20 werden dann für eine kurze Zeitspanne fortfahren,
zu schwingen, jedoch nun mit der natürlichen Schwingungsfrequenz des Systems. Diese
natürliche Schwingungsfrequant hängt von der Masse oder dem Gewicht des Behälters
10, des Kerns 20 und der Probe S wie auch von dea elastischen Eigenschaften der
Anbringungseinrichtungen 21 für den Behälter ab. Es wird darauf hingewiesen, daß
die Masse der Probe S der einzige variable Faktor tat, und daß demzufolge die Eigenschwingungsfrequenz
des Systems von der Masse oder dem Gewicht der Probe ß abhängt. Wenn der Generator
22 außer Betrieb genommen wurde, dann wird diese Eigenfrequenz von der Spule 19
gemessen, und ein entsprechendes Ausgangssignal wird an den Computer 18 übertragen.
Der Computer 18 bestimmt dann das Gewicht der Probe S auf der Grundlage dieses Signals.
In anderer Hinsicht funktioniert die in riq. @
gezeigte Vorrichtung
so, wie dies oben im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben ist.
-
Es wird darauf hingewiesen, daß die Grundlage der vorliegenden Erfindung
in Verbindung mit irgendeiner anderen Einrichtung zum Messen einer oder mehrerer
-Komponenten einer Probe eines Teilchenmaterials auf der Grundlage des Wertes der
Dielektrizitätskonstanten der Probe angewandt werden können.