JPH0311430B2

JPH0311430B2 -

Info

Publication number: JPH0311430B2
Application number: JP57206319A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Too; Hideji Tamenaga
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1982-11-24
Filing date: 1982-11-24
Publication date: 1991-02-15
Also published as: JPS5995451A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、被検体内に一対の電極を配置し、
その電極間の誘電率で穀物等の被検体の水分率を
測定するようにした水分率の測定装置に関し、特
に被検体の嵩密度に基づく誤差を補償する水分率
の測定装置に関する。

穀物等の水分率を、嵩密度に基づく誤差を補償
して測定する装置として、例えば、穀物内に一対
の電極を２組配置し、それぞれの電極を発振コン
デンサとする２個の発振回路で２種類の周波数を
発振させ、各発振周波数の比率から水分率を求め
るようにしたものがある。

この装置は、水分率が電極間の誘電率に比例
し、この誘電率が電極間に加わる発振周波数に比
例することから結果的に水分率が発振周波数に比
例すること、および２種類の発振周波数による誘
電率の比の変化に対して被検体の嵩密度が略一定
であることを利用して、同一嵩密度にある穀物を
電極間で挟んだときの２種類の発振周波数に基づ
いて水分率測定を行うようにしたものである。

すなわち、第５図に示すように、２種類の発振
周波数による誘電率の比と、被検体の水分率との
関係は、被検体の嵩密度に係わらず略一定である
ことから、２種類の発振周波数による誘電率の比
から嵩密度に影響されることなく被検体の水分率
を測定することができる。なお、上記第５図は高
密度被検体の嵩密度を低密度被検体に比べて約10
％上昇させ、常温下で測定したものである。

しかしながら、このような装置では発振回路が
２個必要であるため回路が複雑化するとともに、
発振部を小型化出来にくい不都合がある。

この発明の目的は、発振部の構成が簡単でしか
も嵩密度に基づく誤差を補償することのできる水
分率の測定装置を提供することにある。

この発明を要約すれば次のようになる。

穀物等の被検体内に一対の電極を配置し、この
電極を発振コンデンサとする単一の発振回路を設
ける。また、被検体の嵩密度を検出する嵩密度検
出センサを被検体内に設ける。このセンサは例え
ば圧力センサで構成する。上記発振回路は、前記
嵩密度検出センサの出力に応じてスイツチング駆
動時間を変えるスイツチング回路で駆動する。発
振回路の出力は、伝送ラインで送り、受信部にお
いてフイルタを通して元の発振出力に復調する。
復調することで得られた発振出力は、カウンタ、
エンベロープ検出回路等で、周波数および嵩密度
を表す数値に変換され、演算部において周波数と
水分率との関数および嵩密度に基づく補正値を用
いて水分率を求める。なお、これらの関数および
補正値を出すための係数は、予め演算部に記憶さ
れている。

次にこの発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図はこの発明の実施例である穀物の水分率
測定装置のブロツク図である。

同図において、コンデンサＣ１（発振コンデン
サ）の上下電極は穀物を収納するホツパ内に配置
される。コンデンサＣ１とコイルＬ１とは発振回
路２の発振部を構成する。発振駆動部は、正フイ
ードバツクループを有するアンプ２０、発振信号
を検波する検波回路２１、検波出力と後述のスイ
ツチング信号τとを比較する比較回路２２、比較
出力を所定のレベルにしてアンプ２０の駆動時間
を制御するアンプ２３を有する。

上記発振回路２は、スイツチング回路を構成す
るマルチバイブレータ１でスイツチング駆動され
る。このマルチバイブレータ１は、スイツチング
周期を決定するための２個のCR時定数回路（図
示せず）を有するが、その一方の時定数回路のＲ
部はホツパ内に配置された、圧力−抵抗変換型の
圧力センサ１ａで構成されている。マルチバイブ
レータ１の一方のステージ出力であるスイツチン
グ信号τは、圧力センサ１ａの抵抗値に基づいて
変化し、その信号は比較回路２２の比較入力端子
に与えられている。このため、アンプ２０は、検
波出力のレベルがスイツチング信号τのハイレベ
ル以上であるとき、すなわちスイツチング信号が
でているときにだけ駆動されることになる。

発振出力である高周波信号fHは、Ｖ−Ｉ変換
器２４で電圧−電流変換され、コンデンサＣ２を
介して伝送ライン３に乗せられる。伝送ライン３
は、同軸ケーブルで構成され、上記発振回路２に
電圧を供給するための電源ラインも兼用する。す
なわち、伝送ライン３は、発振回路２への電圧供
給と、発振信号の伝送を同時におこなう。フイル
タ４は、このように１本のラインに電源電圧とふ
たつの発振信号が重畳して乗せられることから、
伝送ラインから電源電圧だけを抽出するために設
けられる。フイルタ４に接続される定電圧電源回
路５は、発振の安定を図り、測定誤差を防止する
ために設けられる。

伝送ライン３の受信側には、上記発振回路２に
電圧を供給するための電源Ｅと、信号分だけを抽
出するためのコンデンサＣ３とが接続される。直
流分のカツトされた信号は、アンプ６で適当な大
きさのレベルにされ、さらにフイルタ７で元の高
周波信号fHに復調される。復調された各信号は、
エンベロープ検波回路８およびカウンタ９に導か
れ、エンベロープ信号を遅延回路１０で遅延させ
たエンベロープ遅延信号がカウンタ９のリセツト
端子に導かれる。カウンタ９は、エンベロープ遅
延信号の立ち下がりでリセツトを繰り返しなが
ら、高周波信号fHをカウントする。したがつて
カウンタ９には、スイツチング時間であるτの間
に信号fHをカウントした結果が保持される。レ
ジスタ１１は、カウンタ９の記憶内容をエンベロ
ープ遅延信号の立ち下がりタイミングでラツチ
し、その内容を演算手段であるマイクロコンピユ
ータ１２に出力する。

第２図は、上記の構成からなる測定装置の要部
の信号波形図である。同図に示すように高周波信
号fHは信号τがハイのときだけ発生する。それ
故、信号τがハイのときの発振回数をカウントす
れば、そのカウント値と信号τのハイ時間とから
信号fHの周波数が分ることになる。マイクロコ
ンピユータ１２は、レジスタ１１にセツトされた
値とエンベロープ検波信号から得られるスイツチ
ング時間とから、最初の演算として周波数を求め
る。

一方上記の復調された信号fHは、エンベロー
プ検波回路１３にも入力し、スイツチング信号τ
の有効な時間と同信号の立ち下がりタイミングと
が検出される。前者の時間は、一定のクロツクを
入力パルスとするカウンタ１４の作動時間として
使われる。また後者の立ち下がりタイミングは、
上記カウンタ１４に設定された値をレジスタ１５
にセツトするためのラツチ信号として使われる。
したがつて、レジスタ１５には、圧力センサ１ａ
で検出した穀物の嵩密度に相関するカウント値が
記憶され、マイクロコンピユータ１２がそのカウ
ント値から予め定めた相関係数に基づいて穀物の
嵩密度を求める。

こうして周波数と嵩密度とを求めると、次に、
水分率を求めるための演算をおこなう。

この演算は、嵩密度（ｑ）の変化に対する周波
数変動係数をαとして、次の式を実行することで
おこなう。

ｐ（水分率）＝Ｆ（α・ｑ＋fH）なお、係数αおよび水分率と周波数との関係式
は予めマイクロコンピユータが記憶している。

以上の実施例では、伝送ライン３を電圧供給兼
用にしたが、伝送ライン３を発振信号専用にし
て、電源ラインを別に設けてもよい。

次にこの発明の他の実施例につき説明する。

第３図は同実施例と上記の実施例との相違する
部分を示している。構成において相違する部分
は、まず信号の送信側おいては、マルチバイブレ
ータ１の発振周期を変えるために感圧用の抵抗１
ａとともに穀温の測定用サーミスタ１ｂを設け、
このサーミスタ１ｂの出力に対応して発振周期
τk（１サイクルの一方の発振周期をτとしたとき
の他方の周期）を変化するようにしたことと、発
振回路２の周囲温度に応じて発振周波数を変え、
且つその発振出力時間を上記の周期τkの時間と
する、温度・周波数変換器３０、その出力を電圧
−電流変換して伝送ライン３に乗せるＶ−Ｉ変換
器３１を設けたことである。また、信号の受信側
においては、フイルタ７において上記Ｖ−Ｉ変換
器３１の出力を分離し、その分離した周波数fT
から、回路Ａと全く同様の構成の回路Ｂを設け
て、時間τK間での周波数fTのカウント値と時間
τK間での所定のパルスのカウント値、すなわち
発振回路２の周囲温度に相関するカウント値を得
るようにしたことである。第４図はこのようにし
た場合の信号波形図である。

この実施例では、第１図に示す実施例と異な
り、４種のデータが１度に得られるため、すなわ
ち、発振回路２での発振周波数（レジスタ１１
に）、発振回路２の温度（レジスタ３５に）、嵩密
度（レジスタ１５に）、および穀温（レジスタ３
８に）が得られるために、発振回路２の温度およ
び穀温を補正値として用いることにより、水分率
がさらに高精度に求められる利点がある。

以上のように、この発明によれば、１個の発振回路をスイツチング駆動して、その
スイツチング時間を嵩密度に相関するようにして
いるため、一つの信号で周波数と嵩密度とが同時
に伝送できる。このため、発振回路が１個でよい
のはもちろん、伝送部と周波数および嵩密度の測
定部との構成が簡単になり、小型化できる利点が
ある。しかも、嵩密度情報はスイツチング時間で
伝送されるため、電圧レベルで伝送するときのよ
うなノイズ対策を施す必要がない。このため、伝
送ラインが長くなつても高精度が保たれる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例である穀物の水分率
測定装置のブロツク図である。第２図は同装置の
要部の信号波形図である。また第３図はこの発明
の他の実施例の要部ブロツク図、第４図は同実施
例の信号波形図である。また、第５図は２種類の
発振周波数による誘電率の比と被検体の水分率と
の関係を示した図であり、この発明の前提となる
測定方法の根拠を示している。１……マルチバイブレータ（スイツチング回
路）、１ａ……圧力センサ（嵩密度検出センサ）、
２……発振回路、３……伝送ライン、７……フイ
ルタ、１２……マイクロコンピユータ、Ｃ１……
発振コンデンサ。

Claims

【特許請求の範囲】

１被検体内に配置された一対の電極と、この電
極で発振コンデンサを構成する単一の発振回路
と、被検体の嵩密度を検出する嵩密度検出センサ
と、前記発振回路を交互にスイツチング駆動する
とともに前記嵩密度検出センサの出力に応じて前
記発振回路のスイツチング駆動時間を変えるスイ
ツチング回路と、前記発振回路の出力を伝送する
手段と、伝送後の受信信号を元の発振出力に復調
するフイルタ手段と、復調した発振出力およびス
イツチング時間から上記発振回路の周波数を求め
るとともにその周波数値に基づいて水分率を求め
る演算手段と、を有してなる水分率の測定装置。