[發明專利]基于介電法的面粉或類似物質含水量測定儀及測定方法

在審

• 申請號: 201811113086.3
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109187669A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 吳靜珠;劉茜;王克棟;劉翠玲;余樂;李慧
• 申請（專利權）人: 北京工商大學
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 黃鳳茹

本發明公布了一種基于介電法的含水量測定儀及測定方法，用于測量面粉或類似物質的含水量；含水量測定儀包括測試電路和顯示電路；測試電路主要包括信號源電路、平行雙棒式探針、相位差檢測電路采用AD8302；顯示電路包括ARM處理器電路和LCD顯示屏。將平行雙棒式探針置于面粉或類似物質樣本中；通過信號源電路采用的有源晶振產生信號；該信號經平行雙棒式探針在面粉或類似物質樣本中傳播；通過相位差檢測電路分別檢測信號源產生信號和探針傳輸后的信號；測量得到相位差；繪制標定曲線；計算標定曲線上VPHS值對應的含水量數值。本發明可實現快速無損檢測含水量，不僅經濟而且高效，具有很高的應用價值，值得推廣應用。

技術領域

本發明屬于農作物含水量測定技術領域，涉及面粉或類似物質含水量測定技術，尤其涉及一種基于介電法的面粉或類似物質含水量測定儀及測定方法。

背景技術

農作物含水量測定技術，特別是面粉或類似物質含水量測定應用廣泛，有很高的應用和經濟價值。如面粉含水量測量在面點加工工廠有舉足輕重的作用。面粉含水量的不同會影響酵母的活性，含水量少的面團發酵速度要低于水分適當的面團發酵速度，在同等發酵時間里，含水量過少會使產氣量不足，需要較長的時間才可以達到正常的蓬發體積。但面團含水量也不應過高，含水量過高將會導致PH值降低、酸度增加、面團彈性不足等一系列問題。在面點生產車間，僅憑面點師傅的經驗對面團發酵的含水量進行監控，既不經濟也難以實現，并且會造成產品質量良莠不齊。目前面團含水量的管理和監控主要通過各種傳感器以及機械的自動調節，這是面粉或類似物質含水量測定儀的主要應用范圍。

現有水分測定方法繁多，大都通過物理方法進行測量，被測物體中的水分經干燥、烘干或者蒸餾分離，通過被測物體的重量變化確定含水量。采用物理方法測定水分存在耗時長、對物質本身有較大損耗、檢測過程復雜、對測量樣本要求較高等缺點。新型測量方法大多利用物質特性進行含水量快速測量，初步解決了傳統含水量測定方法中耗時長、對物質本身存在損耗的問題。如：利用水分對某一波長的紅外光的吸收程度與水分在樣品中含量的關系測定水分含量；運用微波衰減原理以及水分對微波衰減的特點來進行水分測量；利用微波紅外測溫方法快速測量水分等等。但這些方法大多需要專業器材，且器材價格昂貴，不被小型商家所接受。

測量介電常數對水分測量研究領域起著重要的作用，典型的如使用介電技術對伊朗小麥水分含量進行預測、使用電介質法測量氣體濕度等。在與介電常數相關的水分測量研究中大多運用介電物理學中介電常數本身作為電場中顯示極化程度的物理量的原理。介電常數是介質的物理參數，表示介質材料的介電性質或極化性質。當電場中存在高介電常數的材料時，會產生感應電荷而削弱電場，使電介質內的電場的強度明顯減弱。在同等條件下，因為不同物質介電常數有著本質的區別，不同比例混合的兩種物質的介電常數不同。在電磁波傳輸理論中，介質的存在對電磁波的傳播有所作用。同頻率的電磁波在不同的介質中具有不同的傳播特性，它們在介質中的傳播速度隨介質的不同有所不同。結合電磁波傳輸理論和介電常數性質可用來進行含水量的測量。

發明內容

為了克服上述技術的不足，本發明提供一種基于介質介電常數測量含水量的方法及基于介電法的含水量測定儀，用于解決現有傳統含水量測量方法和新型含水量測量方法中耗時長、檢測過程復雜、測量儀器價格昂貴、對測量樣本要求較高等問題。

本發明的原理是：本發明利用物質的介電常數值及電磁波在介質中的傳播特性，通過將發射探針和接收探針插入介質中，計算發射探針發出的波形和接收探針收到的波形的相位差，通過相位差和介電常數的關系實現對介質的介電常數的測量。根據不同含水量的同一介質介電常數不同以及介質的介電常數與相位差的關系，將相位差測量電壓值與已知介電質含水量數值進行標定，得到標定曲線模型?？衫么藰硕ㄇ€模型測量介質的含水量。

下面具體闡述利用本發明測量面粉或類似物含水量的測量原理。