RU2438117C1

RU2438117C1 - Method to measure moisture in cereal crop grain

Info

Publication number: RU2438117C1
Application number: RU2010137048/07A
Authority: RU
Inventors: Виталий Леонидович Литвищенко (RU); Виталий Леонидович Литвищенко; Виктор Стефанович Кунаков (RU); Виктор Стефанович Кунаков
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2011-12-27

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: in the proposed method capacity of SHF radiation reflected from a researched cluster in a cereal crop is measured, and is compared to the capacity of the SHF radiation reflected from the cluster of a cereal crop with available or basic moisture, for instance, 7%, and using a calibration curve that relates variation of SHF radiation capacity reflected from the cereal crop cluster with moisture, and grain moisture is detected.

EFFECT: possibility to remotely perform efficient monitoring of grain moisture in cereals that grow in the fields and to make a decision on the time of harvesting start.

1 dwg

Description

Изобретение относится к исследованию и анализу материалов, а именно к способам определения влажности зерна зерновых сельскохозяйственных культур, в том числе подсолнечника, кукурузы и рапса.The invention relates to the study and analysis of materials, and in particular to methods for determining the moisture content of grain in cereal crops, including sunflower, corn and rapeseed.

Известны способы определения влажности зерна сельскохозяйственных культур с помощью емкостных влагомеров (Лисовский В.В., Современные методы экспрессного измерения влажности сельскохозяйственных материалов // Вести национальной академии наук Беларуси, серия аграрных наук, №2, 2006, с.102).Known methods for determining the moisture content of grain crops using capacitive moisture meters (Lisovsky VV, Modern methods of rapid measurement of moisture content of agricultural materials // News of the National Academy of Sciences of Belarus, a series of agricultural sciences, No. 2, 2006, p.102).

Известен способ определения влажности зерна сельскохозяйственных культур по поглощению радиоволн сверхвысокой частоты при их прохождении через эти материалы (Бензарь В.К. Техника СВЧ-влагометрии, Мн., 1974, с.352).A known method of determining the moisture content of grain of agricultural crops by the absorption of ultra-high frequency radio waves as they pass through these materials (Benzar V.K. Technique of microwave moisture metering, Mn., 1974, p. 352).

Известен способ определения влажности зерна сельскохозяйственных культур, основанный на изменении характеристик электромагнитного поля, взаимодействующего с влажным материалом (Лисовский В.В., Современные методы экспрессного измерения влажности сельскохозяйственных материалов // Вести национальной академии наук Беларуси, серия аграрных наук, №2, 2006, с.102).A known method for determining the moisture content of grain of agricultural crops, based on changing the characteristics of the electromagnetic field interacting with wet material (Lisovsky V.V., Modern methods of rapid measurement of humidity of agricultural materials // News of the National Academy of Sciences of Belarus, a series of agricultural sciences, No. 2, 2006, p.102).

Однако эти способы позволяют определять влажность в уже убранной и подготовленной для переработки сельскохозяйственной продукции и не позволяют принять оптимальное решение о моменте начала и сроках уборки урожая, которые связаны, в том числе, с тем, что на элеваторы принимается зерно с влажностью, не превышающей 6-8%, и при превышении этого показателя зерно доводится до кондиции с помощью сушильных агрегатов, что приводит к удорожанию себестоимости продукции.However, these methods allow you to determine the moisture content in agricultural products already harvested and prepared for processing and do not allow you to make an optimal decision about the start time and harvesting dates, which are associated, inter alia, with the fact that grain is taken to elevators with a humidity not exceeding 6 -8%, and when this indicator is exceeded, the grain is brought to condition with the help of drying units, which leads to an increase in the cost of production costs.

Техническим результатом является возможность дистанционно осуществлять оперативный контроль влажности зерна зерновых сельскохозяйственных культур (подсолнечника, кукурузы, рапса и др.), произрастающих непосредственно на полях.The technical result is the ability to remotely monitor the moisture content of grain of cereal crops (sunflower, corn, rape, etc.) growing directly in the fields.

Технический результат достигается тем, что измеряют мощность СВЧ-излучения, отраженного от исследуемого соцветия зерновой сельскохозяйственной культуры (подсолнечника или кукурузы или рапса и др.), сравнивают с мощностью СВЧ-излучения, отраженного от соцветия зерновой сельскохозяйственной культуры, с известной (базовой) влажностью, например 7%, и с помощью калибровочной кривой, связывающей изменение мощности СВЧ-излучения, отраженного от соцветия зерновой сельскохозяйственной культуры, с влажностью сельскохозяйственного материала (семена подсолнечника или зерно кукурузы или семена рапса и др.), определяют влажность зерна (семян) сельскохозяйственной культуры.The technical result is achieved by measuring the power of microwave radiation reflected from the studied inflorescence of a grain crop (sunflower or corn or rapeseed, etc.), compared with the power of microwave radiation reflected from the inflorescence of a grain crop, with known (base) humidity , for example, 7%, and using a calibration curve that relates the change in the power of microwave radiation reflected from the inflorescence of a grain crop to the humidity of the agricultural material ( the exchange of sunflower or corn grain or rapeseed, etc.), determine the moisture content of the grain (seed) of the crop.

Ниже приведен пример осуществления изобретения.The following is an example embodiment of the invention.

Пример. Дистанционное измерение влажности семян подсолнечника, произрастающего непосредственно на поле.Example. Remote measurement of the moisture content of sunflower seeds growing directly on the field.

Измерения изменения отраженной мощности СВЧ-излучения (т.е. коэффициента отражения как отношения отраженной мощности к излученной) осуществляют с помощью установки, представленной на фиг.1, где 1 - индикатор КСВН и ослабления Я2Р - 67; 2 - генератор качающейся частоты (ГКЧ); 3 - волноводный переход; 4 - направленный детектор излученного сигнала; 5 - направленный детектор отраженного сигнала; 6 - рупорная приемо-передающая пирамидальная антенна. Измерения отраженной мощности проводят дистанционно от соцветий подсолнечника.Measurements of changes in the reflected power of microwave radiation (ie, the reflection coefficient as the ratio of reflected power to radiated) is carried out using the setup shown in figure 1, where 1 is the VSWR indicator and the attenuation Ya2R - 67; 2 - oscillating frequency generator (GKCh); 3 - waveguide transition; 4 - directional detector of the emitted signal; 5 - directional detector of the reflected signal; 6 - horn transmit-receive pyramidal antenna. Measurements of reflected power are carried out remotely from inflorescences of sunflower.

Снимают калибровочную кривую, связывающую изменение мощности отраженного СВЧ-излучения от сельскохозяйственной культуры (Дб) с влажностью сельскохозяйственного материала (% об.). Для этого в качестве объекта с базовой влажностью выбирают соцветие подсолнечника с влажностью семян 7%, измеренной емкостным влагомером, и измеряют мощность отраженного от него СВЧ-излучения вышеуказанным прибором. Далее измеряют изменение отраженной мощности СВЧ-излучения также вышеуказанным прибором от соцветий с другой влажностью, также измеренной емкостным влагомером. Полученная экспериментально калибровочная кривая приведена на фиг.2, где по оси абцисс отложена объемная влажность семян подсолнечника (D), а по оси ординат отложено отношение модуля коэффициента отражения СВЧ-излучения от соцветия подсолнечника при данной влажности к модулю коэффициента отражения СВЧ-излучения от соцветия подсолнечника при базовой влажности семян подсолнечника 7%

Take a calibration curve linking the change in the power of the reflected microwave radiation from the crop (DB) with the moisture content of the agricultural material (% vol.). For this, an inflorescence of sunflower with a seed moisture content of 7%, measured by a capacitive hygrometer, is selected as an object with a base humidity, and the power of the microwave radiation reflected from it is measured by the above device. Next, the change in the reflected power of the microwave radiation is also measured by the above device from inflorescences with a different humidity, also measured by a capacitive hygrometer. The obtained experimental calibration curve is shown in figure 2, where the abscissa axis represents the volumetric moisture content of sunflower seeds (D), and the ordinate axis represents the ratio of the module of the coefficient of reflection of microwave radiation from an inflorescence of sunflower at a given humidity to the module of the coefficient of reflection of microwave radiation from an inflorescence sunflower at a basic moisture content of 7% of sunflower seeds

где

Where

Ротр - отраженная от объекта мощность СВЧ-излучения,Rotr is the microwave power reflected from the object,

Рпад - мощность излучения, падающая на объект,RPad - radiation power incident on the object,

Ротр0 - мощность СВЧ-излучения, отраженная от соцветия подсолнечника, при базовой влажности семян подсолнечника 7%.Rotr0 is the power of microwave radiation reflected from the inflorescence of sunflower, with a basic moisture content of 7% of sunflower seeds.

Для измерения влажности исследуемой сельскохозяйственной культуры измеряют изменение отраженного от нее СВЧ-сигнала относительно СВЧ-сигнала, отраженного от соцветия с базовой влажностью. Далее в соответствии с калибровочным графиком по изменению мощности отраженного СВЧ-сигнала определяют влажность семян подсолнечника.To measure the moisture of the studied crop, the change in the microwave signal reflected from it relative to the microwave signal reflected from the inflorescence with the base moisture is measured. Further, in accordance with the calibration schedule, the moisture content of the sunflower seeds is determined by changing the power of the reflected microwave signal.

Аналогичные результаты получают при определении влажности зерен кукурузы и семян рапса.Similar results are obtained when determining the moisture content of corn grains and rapeseed.

Claims

1. A method of measuring grain moisture in crops, characterized in that the power of microwave radiation reflected from the studied inflorescence of a grain crop is measured, compared with the power of microwave radiation reflected from an inflorescence of a grain crop with a known (base) moisture, and using a calibration curve that relates the change in the power of microwave radiation reflected from the inflorescence of a grain crop to the moisture content of the agricultural material, the moisture content of the grain (seed) of the crop.

2. The method according to claim 1, characterized in that as a crop use either sunflower, or corn, or rapeseed.

3. The method according to claim 1, characterized in that the moisture content of 7% is used as the base humidity.