一种射频波水分测量方法及射频波水分仪技术

本发明专利技术公开了一种射频波水分测量方法及射频波水分仪，属于水分测量技术领域，射频波水分测量方法包括：通过电容测量器发射射频波测量待测物料的电容值；通过温度传感器测量待测物料的温度值；根据温度值获得当前温度下水的介电常数；根据电容值和当前温度下水的介电常数计算内码值，内码值＝电容值/(水的介电常数‑干燥物料的介电常数)；根据内码值获得待测物料的水分值。本发明专利技术公开的射频波水分测量方法及射频波水分仪，可实现对表里水分不一致、颜色变化的物料进行准确测量水分值，并提高对不同温度下物料水分值测量的准确度。

A method of measuring moisture content of RF wave and RF wave moisture meter

【技术实现步骤摘要】
一种射频波水分测量方法及射频波水分仪
本专利技术涉及水分测量
，尤其涉及一种射频波水分测量方法及射频波水分仪。
技术介绍
粮食、矿石、化工、食品等生产线上的物料，常需进行水分检测。水分检测方法通常采用烘干或化学去除物料中的水分，再进行称重，但这种方法无法快速检测。在线检测水分一般是采用近红外光谱的水分仪，但近红外水分仪只能探测物料表面的含水率，只适用于表里水分一致的物料，一般只能应用于检测颗粒小于1毫米或纤维状的物料。而对于玉米、木板等颗粒状或块状的物料，因其表面水分不一致，采用近红外水分仪测量时，往往会有比较大的误差，而且生产过程中，物料如果颜色有变化，近红外水分仪测量会有比较大的误差，如果物料颜色极黑时，近红外水分仪甚至无法测量出水分的变化。同时，因在不同温度下，水的介电常数不同，而生产过程中物料的温度常会发生变化，因此在物料温度变化时会影响物料的水分值的探测准确度，易出现较大偏差。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题在于提出一种射频波水分测量方法及射频波水分仪，以实现对表里水分不一致、颜色变化的物料进行准确测量水分值，并提高对不同温度下物料水分值测量的准确度。本专利技术所采用的技术方案是：一方面，本专利技术提供了一种射频波水分测量方法，射频波水分测量方法包括：通过电容测量器发射射频波测量待测物料的电容值；通过温度传感器测量待测物料的温度值；根据所述温度值获得当前温度下水的介电常数；根据所述电容值和所述当前温度下水的介电常数计算内码值，内码值＝电容值/(水的介电常数-干燥物料的介电常数)；根据所述内码值获得待测物料的水分值。其中，所述通过电容测量器发射射频波测量待测物料的电容值，包括：通过所述电容测量器的发射天线发射射频波，在待测物料的测量面积内，依次测量所述电容测量器的发射天线与位于所述发射天线外围的多个接收天线之间的电容值；根据测量的多个电容值获得平均电容值。其中，所述根据所述温度值获得当前温度下水的介电常数，包括：基于以下公式计算出当前温度下水的介电常数：εr＝-0.349t+87.74，εr为水的介电常数，t为温度值。其中，所述根据所述内码值获得待测物料的水分值，包括：建立待测物料的水分值与内码值的关系模型；将测量的待测物料的内码值代入所述关系模型，获得待测物料的水分值。其中，所述建立待测物料的水分值与内码值的关系模型，包括：获得多组不同水分的取样物料的内码值；通过烘干法测量所述多组不同水分的取样物料的水分值；根据所述多组不同水分的取样物料的内码值和水分值建立分段线性函数。另一方面，本专利技术还提供了一种射频波水分仪，适用于上述的方法，射频波水分仪包括：采样模块，包括用于发射射频波测量待测物料的电容值的电容测量器、用于测量所述待测物料的温度值的温度传感器；处理模块，用于根据所述温度值获得当前温度下水的介电常数、以及用于根据所述电容值和所述当前温度下水的介电常数计算内码值，内码值＝电容值/(水的介电常数-干燥物料的介电常数)。优选地，所述电容测量器包括：RF信号发射接收天线板；发射天线，设置于所述RF信号发射接收天线板的中部；多个接收天线，设置于所述RF信号发射接收天线板上并位于所述发射天线的外围。优选地，所述采样模块还包括：电容数字转换器，与所述处理模块的单片机电连接；单端多通道转换芯片，分别与所述电容数字转换器和所述单片机电连接；所述发射天线的1极与所述电容数字转换器电连接，所述发射天线的2极与所述单端多通道转换芯片电连接；所述多个接收天线的1极和2极均与所述单端多通道转换芯片电连接；其中，所述单片机可控制电容数字转换器而使所述发射天线发射电磁波，所述单片机可控制单端多通道转换芯片轮流接通所述多个接收天线，所述电容数字转换器通过所述多个接收天线接收电容信号并传输至所述单片机。优选地，所述处理模块包括：单片机，用于根据所述温度值获得当前温度下水的介电常数、以及用于根据所述电容值和所述当前温度下水的介电常数计算内码值；通讯隔离器，与所述单片机电连接，所述通讯隔离器用于将所述单片机计算的内码值或所述单片机根据所述内码值计算的水分值用MODBUS-RTU输出。优选地，所述水分仪还包括：上外壳；下外壳，设置于所述上外壳的下方，并与所述上外壳相配合形成壳体，所述采样模块和所述处理模块均设置于所述壳体的内部；陶瓷板，设置于所述下外壳的下端口，所述电容测量器位于所述壳体内靠近所述陶瓷板的一侧；第一密封圈，设置于所述上外壳的凸缘与所述下外壳的凸缘之间；第二密封圈，设置于所述下外壳的下端沿与所述电容测量器之间。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种射频波水分测量方法及射频波水分仪，通过采用电容测量器发射射频波测量待测物料的电容值，利用射频波的频域传输进行测量，可以穿透待测物料表面进行测量，而探测到物料内部的水分含量，即可深度探测出物料的表里总水分含量，且不受物料颜色影响，颜色极黑时也可正常测量。同时，通过温度传感器测量待测物料的温度值，根据温度值获得当前温度下水的介电常数，将测量的物料的电容值除以当前温度下水的介电常数和干燥物料的介电常数的差值，计算出内码值，再根据内码值获得待测物料的水分值，可有效消除物料在不同温度下测量水分值时的影响，物料温度变化亦不会影响水分值探测效果，保证不同温度下物料水分值的测量准确度。附图说明图1是本专利技术具体实施方式中提供的射频波水分测量方法的流程示意图；图2是本专利技术具体实施方式中提供的射频波水分仪的原理示意图；图3是本专利技术具体实施方式中提供的射频波水分仪的电路图；图4是本专利技术具体实施方式中提供的图3中的局部放大电路图1；图5是本专利技术具体实施方式中提供的图3中的局部放大电路图2；图6是本专利技术具体实施方式中提供的图3中的局部放大电路图3；图7是本专利技术具体实施方式中提供的图3中的局部放大电路图4；图8是本专利技术具体实施方式中提供的射频波水分仪的立体图1；图9是本专利技术具体实施方式中提供的射频波水分仪的立体图2；图10是本专利技术具体实施方式中提供的射频波水分仪的爆炸图1；图11是本专利技术具体实施方式中提供的射频波水分仪的爆炸图2；图12是本专利技术具体实施方式中提供的射频波水分仪去除上外壳后的结构示意图；图13是本专利技术具体实施方式中提供的RF信号发射接收天线板、AD采样电路板、MCU电路板相配合的结构示意图；图14是本专利技术具体实施方式中提供的电容测量器的结构示意图。图15是本专利技术具体实施方式中提供的水在不同温度下的介电常数折线图；图16是本专利技术具体实施方式中提供的以内码值为X轴、以水分值为Y轴的折线图。图中：1、采样模块；2、处理模块；11、电容测量器；111、RF信号发射接收天线板；112、发射天线；113、接收天本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射频波水分测量方法，其特征在于，包括：/n通过电容测量器(11)发射射频波测量待测物料的电容值；/n通过温度传感器测量待测物料的温度值；/n根据所述温度值获得当前温度下水的介电常数；/n根据所述电容值和所述当前温度下水的介电常数计算内码值，内码值＝电容值/(水的介电常数-干燥物料的介电常数)；/n根据所述内码值获得待测物料的水分值。/n

【技术特征摘要】
1.一种射频波水分测量方法，其特征在于，包括：
通过电容测量器(11)发射射频波测量待测物料的电容值；
通过温度传感器测量待测物料的温度值；
根据所述温度值获得当前温度下水的介电常数；
根据所述电容值和所述当前温度下水的介电常数计算内码值，内码值＝电容值/(水的介电常数-干燥物料的介电常数)；
根据所述内码值获得待测物料的水分值。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过电容测量器(11)发射射频波测量待测物料的电容值，包括：
通过所述电容测量器(11)的发射天线(112)发射射频波，在待测物料的测量面积内，依次测量所述电容测量器(11)的发射天线(112)与位于所述发射天线(112)外围的多个接收天线(113)之间的电容值；
根据测量的多个电容值获得平均电容值。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述温度值获得当前温度下水的介电常数，包括：
基于以下公式计算出当前温度下水的介电常数：
εr＝-0.349t+87.74，εr为水的介电常数，t为温度值。


4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述内码值获得待测物料的水分值，包括：
建立待测物料的水分值与内码值的关系模型；
将测量的待测物料的内码值代入所述关系模型，获得待测物料的水分值。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述建立待测物料的水分值与内码值的关系模型，包括：
获得多组不同水分的取样物料的内码值；
通过烘干法测量所述多组不同水分的取样物料的水分值；
根据所述多组不同水分的取样物料的内码值和水分值建立分段线性函数。


6.一种射频波水分仪，适用于权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述射频波水分仪包括：
采样模块(1)，包括用于发射射频波测量待测物料的电容值的电容测量器(11)、用于测量所述待测物料的温度值的温度传感器；
处理模块(2)，用于根据所述温度值获得当前温度下水的介电常数、以及用于根据所述电容值和所述当前温度下水的介电常数计算内码值，内码值＝电容值/(水的介电常数-干燥物料的介电常数)。


7.根据权利要求6所述的射频波水分仪，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭解港，陈慧彬，
申请(专利权)人：漳州英特捷自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35