[發(fā)明專利]一種微波在線式糧食水分檢測裝置及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910007661.6
• 申請日: 2009-02-20
• 公開（公告）號: CN101776617A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 張小超;偉利國;胡小安
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院
• 主分類號: G01N23/02
• 分類號: G01N23/02
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;祁建國

技術領域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的自動檢測技術領域，特別是涉及針對微波在線式糧 食水分檢測系統(tǒng)中，由于糧食的品種與顆粒的形狀大小不同，對檢測結(jié)果的顯 著影響而設計，采用輔助高頻信號幅值與相位差分檢測技術，以及密度補償算 法，對微波水分檢測進行補償修正，解決糧食顆粒疏密程度的影響。

背景技術

糧食水分含量影響糧食物理、化學和生物特性，是糧食品質(zhì)的關鍵指標， 直接影響糧食的收購、運輸、儲藏、加工貿(mào)易等過程。微波作為一種頻率非常 高的電磁波具有很強的穿透性，它所檢測的不僅僅是糧食表面的水分，還能夠 在無損的情況下檢測到糧食內(nèi)部的水分含量。微波檢測機理是利用微波作用于 物料產(chǎn)生幅值衰減等變化信息來推算物料的水分含量。由于糧食的品種與顆粒 的形狀大小不同，造成在線檢測時糧食疏密程度的變化，使得糧食相對介電常 數(shù)和介質(zhì)損耗角有差異，從而引起微波功率、幅值等信息的變化，形成影響檢 測結(jié)果不準確。因此，微波水分檢測方法需要輔助手段進行密度補償。

目前，物料密度檢測技術主要有如下兩種技術方案：

一是體積法。該方法是將待測物料充滿到一個已知體積的容器中，即物料 的體積已知，通過測量物料的重量，來獲得物料的密度值。具體計算公式是 ρ=MV.]]>式中ρ為物料的密度，M為重量，V為體積。該方法簡單、直觀、比 較準確。缺點是不易于在線式檢測，物料中的水分含量對測量結(jié)果有一定的影 響。

二是射線檢測方法。該方法是將由放射源產(chǎn)生的射線穿過被測物料，其中 一部分射線被物料散射和吸收，剩余部分射線被安裝在另一邊的探測器所接 收，根據(jù)射線衰減律以及被測物料的平均吸收規(guī)律，推算出被測物料的密度。 其原理為：ρ＝(lnI₀-lnI)/(ud)，式中I₀為射線透射物料前的入射強度，I為射 線透射物料后的出射強度，u為物料的吸收系數(shù)，d為射線穿透物料的厚度，ρ 為物料的密度。該方法速度快、測量精度高、非接觸、易于在線式檢測。缺點 是成本較高，具有一定安全隱患，被測物料的厚度對測量結(jié)果有顯著影響。

隨著微波在線式糧食水分檢測技術的進一步發(fā)展，糧食密度檢測及補償技 術的研究，是目前該領域的主要研究發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種微波在線式糧食水分檢測裝置 及其方法，用于解決現(xiàn)有技術進行糧食水分檢測導致檢測結(jié)果不準確的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種微波在線式糧食水分檢測裝置，包 括順次連接的微控制器、接口電路、計算機，其特征在于，還包括：

高頻信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生高頻信號；

高頻信號接收器，用于拾取透射過糧食的所述高頻信號；

信號調(diào)理與檢測電路，連接所述高頻信號發(fā)生器、所述高頻信號接收器， 用于對所述高頻信號接收器拾取的所述高頻信號、透射所述糧食前的所述高頻 信號進行幅值和相位差分檢測，并將獲取的水分檢測結(jié)果通過所述微控制器、 所述接口電路傳送至所述計算機，由所述計算機根據(jù)密度補償算法對所述水分 檢測結(jié)果進行密度補償。

所述的微波在線式糧食水分檢測裝置，其中，所述高頻信號為頻率大于 100MHz的高頻信號。

所述的微波在線式糧食水分檢測裝置，其中，所述信號調(diào)理與檢測電路根 據(jù)所述高頻信號接收器拾取的所述高頻信號、透射所述糧食前的所述高頻信號 的衰減率和吸收系數(shù)獲取所述水分檢測結(jié)果。

所述的微波在線式糧食水分檢測裝置，其中，所述微控制器對所述水分檢 測結(jié)果進行A/D轉(zhuǎn)換后通過所述接口電路傳送到所述計算機。

所述的微波在線式糧食水分檢測裝置，其中，所述計算機以如下公式對所 述水分檢測結(jié)果進行密度補償：

其中，ρ_w為密度推算值；為相位差測量值；ΔA為幅值差測量值；a₁， a₂為加權(quán)系數(shù)；b為推算常數(shù)；a₁，a₂，b通過系統(tǒng)辨識方法事先獲得；