插入式水份仪传感器制造技术

本水份仪传感器是采用电阻原理对被测颗粒物如稻谷、麦子等的水份作插入采样测量的一种新型设计。它具有与常风结构型水份仪不同的三个特点：１．插入式，插杆端部的采样杯可插入被测物盛器如麻袋、箩框内直接采样测试；２．内装测力传感器，在一定的夹紧力下读取采样杯内被测物的水份值；３．内装测温元件，实现温度测量及温度误差补偿。本传感器工作稳定，可靠性好，测量精度高，采样测试操作简便、省时。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于测量颗粒物如稻谷、麦子等的水份含量的一种插入式结构型水份仪传感器。现代种子研究，谷物的收购、保藏，医用药品如药丸、药片和某些化工原料等都需要测量或控制其水份含量(即湿度)，常常还需要同时测定其温度。对于水份或湿度测试技术，国内外均相当重视，已有不少公司和厂家生产多种湿度计。现有的水份仪或湿度计在原理上。大致可分为两大类结构型和物性型。结构型水份仪是基于待测物的电阻率或电容率随其水份含量变化而变化的原理工作的。用一定结构的采样容器並形成电极，量取或秤取一定量的待测物样品，放入采样容器，把电极间的电阻或电容经电路转换获得电压输出，用百分比含水量或相对湿度的形式进行显示达到测量的目的。典型的结构型电阻法测量的水份仪目前要算是日本“Kett Electric Laboratory”生产的“Riceter Model L”型，如图7所示。它是小型台式装置，数字显示。用量盘采样，采样量小(约为15颗稻谷)，用简单的螺纹夹紧方式将谷物等样品夹紧，谷子常被碾碎，碾碎程度无法控制，又无测力装置，夹紧力大小完全凭操作者的经验而定。由于电阻法测量谷物等的水份受极板间压力大小的影响较大，因而它的测量准确度受人为因素的影响较大，此外它的采样量小也使测试结果的代表性显得不足。物性型水份仪是利用某些材料如湿敏陶瓷、湿敏电解质或湿敏高分子材料等的物理性质(如电阻率)随其本身含水量变化而变化的特性所制成的湿敏元件，按具体的测试对象和条件构成某种装置进行水份或湿度测试。丹麦农民电子化有限公司(Farmer Tronic A/S)的大米自动测量器(Ricematic)和瑞士Novasina公司的Sword Probe SS型湿度计是属于这一类的仪器，如图8和图9所示。由于物性型湿敏元件工作时需要经历一个吸湿过程，所以这类仪器的测试时间较长，又因湿敏元件在工作时经常反复去湿(清洗)和吸湿，传感器的使用寿命不如结构型的好，此外仪器的测量精度受湿敏元件长期稳定性不足的限制。本专利技术的任务是力图实现一种使用方便、省时、采样量大和测量稳定准确的水份仪传感器。要求它能满足现场测试的工作条件，能够直接对仓库贮藏的、盛在箩框中的、麻袋内的或别的容器里的谷物或其它颗粒状待测物进行方便、快速采样並获得准确测量结果，使它不仅能广泛应用于谷物打晒场、粮食收购站、粮库或其它现场的水份(湿度)检测，也能适用于实验室研究工作的需要。本专利技术的中心内容是装有测力传感器和测温元件的杆件结构型插入式水份仪传感器。具有一个尖顶头部，以便插入待测物，在紧靠头部后面有一个采样杯，在采样杯处装有两个电极板，另件(4)与尖顶头部一起可前后伸缩运动而无转动，在插入采样前使另件(4)与采样杯口接合，以阻止插入过程中被测物进入采样杯，当尖顶头部插入被测物並到达所测位置时，使另件(4)前伸，让它与采样杯口间有一定空隙，被测物即可方便地进入采样杯，装满后再使另件(4)后缩，夹紧采样杯内的被测物，其夹紧力大小用弹簧环粘贴上应变片所构成的测力传感器测定，保证各次测量数据是在相同的夹紧力下取得。另件(4)的轴向位置可由手柄(20)上的标尺和拉杆(26)上的指示杆(28)来指示，便于判断被测物在采样杯内的装填情况。另件(4)的前伸和后缩运动以及对采样杯内被测物的夹紧力系通过由手柄(20)、手轮(35)、键(34)、轴套(33)、丝杆(30)和螺母套筒(29)组成的运动施力装置来实现。利用两个极板间电阻的大小与被测物含水水量(湿度)大小的依赖关系，把该电阻经测量电路转换成电量(如电压)输出，进而显示被测物的含水量(湿度值)。为测定被测物的温度和补偿水份(湿度)测量中的温度误差，在靠近采样杯后面的地方安装一个测温热敏电阻器，通过测量电路获得电量输出以显示被测物所处温度並实现温度误差补偿。本水份仪传感器的基本特征和优点是1.插入式，本传感器尖顶头部的采样杯可插入仓库贮藏的、麻袋包装的或盛在箩框等容器内的谷物或其它颗粒物直接采样测试，也可象通常的水份仪那样作定量(秤取或量取)采样测试;2.内装测力传感器，采样杯内谷物所受的夹紧力由测力传感器测定，能保证在一定的夹紧力下读取采样杯内被测物的水份值，故消除了因极板与被测物之间接触力的不确定性引起的测量误差，並且，由于对待测物仅施以轴向夹紧力而无扭转转动力，故被测物(稻谷等)不易压碎，这也提高了测量的准确性;3.内装测温热敏电阻，测量被测物的温度並实现水份测量中的温度误差的自动补偿。所以本水份仪传感器同时又是一个插入式温度计。本专利技术的优点是既能避免物性型水份仪所固有的反应速度慢、稳定性差的缺点，又能克服现有结构型电阻式水份仪因夹紧力不均而引起的测量误差以及定量采样费时，采样量小，测试结果较少代表性的缺点，还能进行温度误差补偿。故采用本专利技术的传感器测量颗粒物的水份能实现测量精度高，工作稳定，可靠性好，插入式采样适于现场测试，操作简便省时，采样量大，测试结果有较好的代表性。图1，本专利技术的插入式水份仪传感器结构装配图。比例0.75∶1图2，图1的A-A剖视图，比例0.75∶1图3，图1的K向视图，比例0.75∶1图4，圆柱面电极采样头结构装配图，比例1∶1图5，图4的B-B剖视图，比例1∶1图6，水份仪传感器测量电路方框图。图中1.传感器，2.选择器，3.跟随器，4.放大器，5.放大器，6.温度测量电路，7.放大器，8.应变测量电桥，9.放大器，10.A/D转换及液晶显示器，11.辅助电源。RT与被测物水份有关的水份仪传感器输出电阻值。Rt与被测物温度有关的热敏电阻值。RF与被测物夹紧力有关的应变片电阻值。图7，日本产Riceter Model L型水份仪外形图。图中1.显示器，2.对被测物的螺纹夹紧装置，3.4.5.为采样盘，其中3.被测物样品(如稻谷)放置均匀一层，恰到好处，满足测量要求，4.被测物没有放满，5.被测物放置太多，6.测试腔，7.操作按键。图8，丹麦产大米自动测量器(Ricematic)示意图图9，瑞士产Sword Probe SS湿度计示意图，图中1.Sword Probe SS型湿度计探头，2.测试附件。图10，传感器输出电阻与稻谷的百分比含水量的关系曲线。实施例一本专利技术方案的一个实施例如图1所示。它由三个部分组成，即采样头，测力传感器和操作手柄及运动施力装置。具体说明如下1.采样头。它包括另件(1)至(15)及(43)至(45)。金属另件(4)，(7)，绝缘衬套(5)及拉杆(14)上的绝缘轴套(6)构成圆环形采样杯及两个平板电极，即静电极极板平面(a)和动电极极板平面(c)。动极板(4)前方的圆锥形尖顶另件(1)是为插入式工作要求设计的，可方便地插入麻袋、箩框等被测物盛放容器内。动极板通过螺母(2)，弹簧垫片(3)与拉杆(14)及绝缘轴套(6)连在一起。拉杆(26)和拉杆(14)用绝缘垫套(16)、绝缘垫圈(41)、螺母(42)分别与弹簧环(18)电气绝缘而机械固定，这样通过操作拉杆的轴向前后运动(在后面另作介绍)就带动了动极板作轴向前伸或后缩。拉杆(14)上的凹槽和螺钉(11)是为限制拉杆(14)的转动而设置的，其相互关系可由图2清楚看到。一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种插入式水份仪传感器，应用被测物所含水份与其电阻的关系特性，通过电路转换获得电压输出而显示水份值，本专利技术的特征是在尖顶头部（１至４）后面有一个采样杯，采样杯处装有两个电极板，靠近采样杯后面是热敏电阻器（９），用以测量被测物的温度及补偿水份测量中的温度误差，本传感器中部为测力传感器（１７，１８），另件（４）与头部一起可作轴向前后伸缩运动，当头部插入被测物到达所测定位置并完成采样后，被测物盛满了采样杯，此时，使另件（４）后缩夹紧被测物，测力传感器可测定夹紧力大小，以保证测量时被测物在一定的夹紧力下通过电极输出的电参数（如电阻或电容）转换成被测物的水份值，另件（４）与头部的轴向前后伸缩运动及另件（４）后缩时对采样杯内被测物的夹紧力是通过操作安装在操作手柄内的运动施力装置来实现的。

【技术特征摘要】
1.一种插入式水份仪传感器，应用被测物所含水份与其电阻的关系特性，通过电路转换获得电压输出而显示水份值，本发明的特征是在尖顶头部(1至4)后面有一个采样杯，采样杯处装有两个电极板，靠近采样杯后面是热敏电阻器(9)，用以测量被测物的温度及补偿水份测量中的温度误差，本传感器中部为测力传感器(17，18)，另件(4)与头部一起可作轴向前后伸缩运动，当头部插入被测物到达所测位置並完成采样后，被测物盛满了采样杯，此时，使另件(4)后缩夹紧被测物，测力传感器可测定夹紧力大小，以保证测量时被测物在一定的夹紧力下通过电极输出的电参数(如电阻或电容)转换成被测物的水份值，另件(4)与头部的轴向前后伸缩运动及另件(4)后缩时对采样杯内被测物的夹紧力是通过操作安装在操作手柄内的运动施力装置来实现的。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征是两块电极板是由动极板(C)和静极板(a)组成，动极板能沿轴向前后伸缩，使它能与采样杯口(b)分离或接合，当尖顶头部插入被测物並到达所测位置时，动极板前伸，使其与采样杯口有一定空隙，被测物即可盛满采样杯，然后使动极板后缩，夹紧动、静极板之间采样杯内的被测物，使在对被测物作用一定的夹紧力下测定其水份值。3.根据权利要求1所述的传感器，其特征为两块电极板是由圆柱面(d)和(e)构成，两者均固定不动，另件(4)用绝缘材料制成，不作电极板，仅用作活动压板，它可沿轴向前后伸缩运动，在完成采样后，使压板后缩，压...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌保明，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]