[發(fā)明專利]一種測量玉米穗在體籽粒含水率的系統(tǒng)和方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710193062.2
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN106990136A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬欽;張亞;朱德海;范夢揚;崔雪蓮;張秦川
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N27/02
• 分類號: G01N27/02
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 湯財寶

1.一種測量玉米穗在體籽粒含水率的系統(tǒng)，其特征在于，包括：

同軸設(shè)置的兩個相同的箍形電極，任意一個箍形電極的內(nèi)徑可調(diào)節(jié)，以固定玉米穗；

測量粒深裝置，與所述兩個箍形電極連接，用于根據(jù)所述箍形電極的內(nèi)徑，獲得玉米穗的粒深；

電極設(shè)計裝置，與所述測量粒深裝置連接，所述電極設(shè)計裝置基于所述玉米穗的粒深，獲得所述兩個箍形電極的目標間距；

間距調(diào)節(jié)裝置，與所述兩個箍形電極連接，所述間距調(diào)節(jié)裝置用于將所述兩個箍形電極的間距調(diào)節(jié)至所述目標間距；

測量裝置，包括：

傳輸單元，一端與其中一個箍形電極連接，以向該箍形電極傳輸高頻正弦波信號；

兩個檢波單元，所述兩個檢波單元的輸入端分別連接所述傳輸單元的兩端，以獲得所述傳輸單元兩端行駐波對應(yīng)的電壓值；以及

運算裝置，與所述測量裝置連接，用于根據(jù)所述傳輸單元兩端行駐波對應(yīng)的電壓值，獲得玉米穗在體籽粒的含水率。

2.如權(quán)利要求1所述的測量玉米穗在體籽粒含水率的系統(tǒng)，其特征在于，還包括：采集裝置，用于采集并顯示所述箍形電極的內(nèi)徑和寬度以及兩個箍形電極的間距。

3.如權(quán)利要求1所述的測量玉米穗在體籽粒含水率的系統(tǒng)，其特征在于，所述間距調(diào)節(jié)裝置包括：

支座，設(shè)置與所述箍形電極所在軸平行的滑槽，所述支座上固定其中一個箍形電極；

桿體，滑動設(shè)置在所述滑槽中，所述桿體上設(shè)有與所述滑槽平行的齒條，所述桿體上固定另一個箍形電極；以及

與所述齒條嚙合的齒輪，所述齒輪與步進電機的輸出軸連接；

其中，所述支座和桿體的材料均為塑料。

4.如權(quán)利要求1所述的測量玉米穗在體籽粒含水率的系統(tǒng)，其特征在于，所述測量裝置還包括：

高頻信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生高頻正弦波信號；以及

差動放大電路，分別與所述兩個檢波單元的輸出端連接，以對所述傳輸單元兩端行駐波對應(yīng)的電壓值調(diào)零和放大。

5.如權(quán)利要求1所述的測量玉米穗在體籽粒含水率的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢波單元為半波整流濾波電路。

6.如權(quán)利要求4所述的測量玉米穗在體籽粒含水率的系統(tǒng)，其特征在于，所述高頻信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波的頻率為100MHz。

7.一種如權(quán)利要求1-6任意一項所述的系統(tǒng)測量玉米穗在體籽粒含水率的方法，其特征在于，包括：

S1、基于玉米穗的穗粗和穂粗粒深關(guān)系模型，獲得玉米穗的粒深；

S2、建立箍形電極的寬度、兩個箍形電極的間距與電場影響深度間的關(guān)系模型，根據(jù)所述粒深和箍形電極的寬度，獲得兩個箍形電極的目標間距；

S3、所述間距調(diào)節(jié)裝置將兩個箍形電極的間距調(diào)整至目標間距，所述測量裝置測量傳輸單元兩端行駐波對應(yīng)的電壓值；以及

S4、所述運算裝置根據(jù)所述傳輸單元兩端行駐波對應(yīng)的電壓值，獲得玉米穗在體籽粒的含水率。

8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟S1包括：

S1.1、將玉米穗置于所述兩個箍形電極之間，所述兩個箍形電極的間距設(shè)置為5mm；

S1.2、通過所述采集裝置測量所述兩個箍形電極的內(nèi)徑，并對兩個箍形電極的內(nèi)徑取平均值，獲得穗粗；以及

S1.3、將所述穗粗代入穂粗粒深關(guān)系模型，獲得玉米穗的粒深。

9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述穂粗粒深關(guān)系模型為：

y＝0.025x²+2.223x-39.355；

其中，x表示穗粗，y表示玉米穗的粒深。

10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟S4進一步包括：

S4.1、建立玉米穗在體籽粒的含水率與電壓差值的關(guān)系式：

b＝0.3707a+0.03；

其中，a表示傳輸單元兩端行駐波對應(yīng)的電壓值的差值，b表示玉米穗在體籽粒的含水率；

S4.2、計算所述傳輸單元兩端行駐波對應(yīng)的電壓值的差值，將電壓差值代入所述步驟S4.1的關(guān)系式中，獲得玉米穗在體籽粒的含水率。