[發明專利]一種頻率測量法測糧食水分含量的方法

無效

• 申請號: 201410357265.7
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN104155350A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 石慶蘭;高萬林;徐云;董喬雪;孫明;馮磊;楊麗麗;劉云玲
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

技術領域

本發明涉及糧食水分含量測量領域，特別涉及一種頻率測量法測糧食水分含量的方法。

背景技術

糧食水分檢測對糧食的收購、運輸、儲存、加工、貿易都具有十分重要的意義。水分過高浪費運力和倉容，促使糧油生命活動旺盛，容易引起糧食發熱、霉變、生蟲及其他生化變化。在我國，由于水分檢測的技術不完善，每年有數百億斤的糧食因水分含量過高在運輸和存儲過程中出現霉爛變質，造成了巨大的損失。而糧食水分含量過低，減少了糧食重量，影響了糧食品質。因此，水分一直是糧食收購、運輸、儲存和加工過程中的一項重要質量指標。采用快速的水分檢測方法，對糧食水分做出準確的度量是十分必要的。

糧食水分含量影響糧食物理、化學和生物特性，是糧食質量的關鍵指標。目前國家標準為是：GB/T5497-1985。其中有105℃恒重法、定溫定時烘干法、隧道式烘箱法和兩次烘干法。玉米含水量測定按照GB/T10362-1995執行。烘干測重法，測量時間長，實時性差，多適用于實驗室精確測量場合，不適用于大規模現場測量。

因此，許多方法被提出來測量糧食水分，比如電阻法、電容法、平衡相對濕度法、核磁共振法、微波法、紅外法、中子法和卡爾菲休法等，其中常用的測量方法是電阻法和電容法，這些方法各有其優缺點，但是它們一般代價都比較昂貴，且實時性差。

發明內容

本發明的目的在于，提出一種頻率測量法測糧食水分含量的方法，用以解決目前測量糧食水分含量技術研究存在的問題。

為實現上述目的，本發明提出的技術方案是，一種頻率測量法測糧食水分含量的方法，其特征是所述方法包括：

步驟1：在測試之前，對部分常見糧食做過儀器使用的標定實驗，并已確定其擬合公式及系數常量，對于待測糧食，若其為已進行過標定實驗的部分常見糧食中的一種，則進入步驟7；否則，準備好多組不同水分含量梯度的糧食樣本；

步驟2：將杯體電容中充滿糧食，打開電源；

步驟3：杯體電容中的糧食充當電容介質，和杯體容器共同組成杯體電容C_x，且其介電常數ε_x隨糧食水分含量的不同而變化；

步驟4：杯體電容C_x、振蕩電路中的電感L，電容C₀共同構成LC振蕩電路模塊的主要部分，其中電感L，電容C₀為固定常數，LC振蕩電路模塊產生振蕩信號s(t)，其中，t表示時間；

步驟5：通過分頻電路模塊和計數電路模塊測量出振蕩信號s(t)的頻率f，先測量第一次信號頻率f1，然后關閉電源，重新啟動，分別測重啟之后30秒的頻率f2，重啟之后1分鐘的頻率f3，重啟后10分鐘的頻率f4，最后求得頻率平均值f；

步驟6：根據得到的多組頻率平均值f和含水量y的數據，得到擬合公式y＝Ax³+Bx²+Cx+D，并確定其中的系數常量A、B、C和D，其中x代表頻率f；

步驟7：準備好待測糧食，執行步驟2到步驟5，獲得頻率平均值f，令x＝f，并將其代入擬合公式y＝Ax³+Bx²+Cx+D中，求得糧食水分含量y。

所述糧食為顆粒狀或粉狀糧食。

所述頻率測量法測糧食水分含量的裝置由杯體電容、LC振蕩電路、分頻電路、計數電路、頻率水分含量轉換模塊、顯示電路組成；

其中，所述杯體電容、LC振蕩電路相連，構成振蕩電路模塊，用于產生振蕩信號；

所述振蕩電路模塊、分頻電路、計數電路、頻率水分含量轉換模塊、顯示電路依次串聯，用于測量高頻正弦信號的頻率，并將其轉換為糧食水分含量。

所述杯體電容采用杯體容器式結構，為圓柱體，包括圓柱側面、底面和蓋板，且容器中有中心圓柱棒、第一圓柱棒、第二圓柱棒、第三圓柱棒、第四圓柱棒，用于構成杯體電容C_x；

所述中心圓柱棒作為杯體電容的一極，固定于所述杯體電容軸心，與所述LC振蕩電路相連；

所述第一圓柱棒、第二圓柱棒、第三圓柱棒、第四圓柱棒分別平均分布，固定在所述中心圓柱棒四周。

本發明實現了一種頻率測量法測糧食水分含量的方法，其有益點如下：

1適合散裝糧食的快速測量，測量操作簡單、快速、便攜。

2本發明采取溫度補償措施，且LC振蕩回路采用溫度系數低的材料制成，因此測量結果穩定。

3本發明測量精度高，由于采用測量頻率的方法，電容值的變化與頻率的變化非常靈敏，所以微小的水分變化都可以測出來。

附圖說明