[實用新型]一種雙探頭差分式微波在線測量含水率的裝置

有效

• 申請號: 201820830240.8
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN208366876U
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 李陳孝;張濤;宋乾;韓冰
• 申請（專利權）人: 吉林農業大學
• 主分類號: G01N22/04
• 分類號: G01N22/04
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純

本實用新型屬于微波應用技術領域，具體涉及一種雙探頭差分式微波在線測量含水率裝置。裝置由微波探頭單元、探頭固定座、滑動平臺、絲杠導軌單元、伺服電機單元及信號顯示控制單元組成。雙微波探頭沿物料輸送方向安裝于探頭固定座上，垂直高度相差1/4個微波波長，整體固定在絲杠導軌單元中的滑動平臺上，伺服電機與絲杠導軌單元相連接控制滑動平臺的移動，信號顯示控制單元控制伺服電機轉動使雙微波探頭分別處于相位極值點位置，通過同步延時的方式采集雙探頭數據進行差分反演運算處理，得到被測物料水分信息。本實用新型提高測量精度，可以實現傳送帶上糧食、砂石、化工品等材料含水率的快速無損傷檢測。

技術領域

本實用新型屬于微波應用技術領域，具體涉及一種雙探頭差分式微波在線測量含水率的裝置及測量方法。

背景技術

在糧食儲運、食品加工、煤石開采、肥料生產等行業中，材料的含水率對產品性能、質量及生產效率有非常重要的影響。例如，糧食的儲藏和運輸過程，過高的含水率易引起發芽、霉變，含水率過低則會破壞內部結構，導致顆粒易碎、營養成分流失；在建筑行業，混凝土砂石和水分配比中，水分含量直接影響房屋橋梁等設施的建筑質量。因此在提倡高效、精準工農業的當下，材料含水率的快速、無損、高精度在線測量成為迫切需求。

水分測量最直接的方式是濕基法，采用物理或化學方式去除樣品中水分，根據重量損失進行計算，這種方式耗時長、效率低，有破壞性，一般適用于定標和驗證。間接測量方法包括電阻法、電容法、紅外法、射線法及微波法等，每種方法的特點和適用范圍各不相同。對于工農業在線測量領域，不但要求在材料動態傳輸過程中測量結果的快速準確，同時還應保證方法的安全性和非破壞性，這對檢測技術提出了更高的要求。

微波水分檢測是近些年發展起來的一項新技術，水的介電常數很高，在微波頻段存在介電損耗的極大值，因此通過檢測微波與材料作用后產生的能量損耗、相移等電磁波參數的變化，可換算出材料水分含量。微波檢測具有穿透性好、測量速度快、抗干擾能力強、安全無損等特點，特別適用于工農業在線測量領域。

目前，微波法含水率在線測量分為透射和反射兩種方式，透射法受到能量傳輸衰減限制，當生產線上被測材料厚度較大或含水率較高的情況下，透射衰減分辨率呈指數下降，同時傳送帶不同材質會對微波透射傳輸產生較大影響；反射法測量只需要確定被測材料的一個界面，測量結果不受材料厚度及傳送帶材質影響，但在顆粒材料含水率測量應用中，材料表面顆粒無規則分布對微波的散射干擾嚴重，導致動態測量存在較大誤差。

實用新型內容

針對現有技術存在的上述缺陷，為提高微波反射法含水率在線測量的精度，減小動態誤差，本實用新型的目的在于提供一種雙探頭差分式含水率在線測量裝置及測量方法，采用微波空間反射方式，通過發射接收一體的腔體混頻探頭與材料垂直入射降低散射誤差；測量過程中雙微波探頭分別處于空間行駐波相位極大值與極小值位置，通過差分運算提高測量精度；采用延時測量的方式獲取數據，使雙微波探頭測量結果與傳送帶傳輸同步，減小隨機誤差，得出被測材料含水率。

本實用新型通過如下技術方案實現：