一种基于叉指电容的砂石含水率的测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于叉指电容的砂石含水率的测量方法，本发明专利技术提供一种检测快速、测量精度高、测定数据准确、成本低的基于叉指电容的砂石含水率的测量方法。本发明专利技术包括以下步骤：步骤S1，将多组不同预设含水率的标准砂石样本分别放入电容装置中并作为电容介质，并依次测量不同含水率的标准砂石对应的所述电容装置的电容值；步骤S2，根据步骤S1测得的电容值，建立电容值和含水率的数学模型并得出电容值与含水率的关系式；步骤S3，将待测砂石放入电容装置中作为电容介质，并测量待测砂石对应的电容装置的电容值；步骤S4，将步骤S3测得的电容值代入上述电容值与含水率的关系式中计算出待测砂石的含水率。本发明专利技术适用于砂石含水率的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于叉指电容的砂石含水率的测量方法
本专利技术涉及材料性能检测
，尤其涉及一种基于叉指电容的砂石含水率的测量方法。
技术介绍
目前，测试含水率的方法可以分为两类：直接测量法、间接测量法。直接测量法主要是人工烘干法，在混凝土实际生产过程中常使用该方法，但是，人工烘干法不仅仅耗时长，间隔久，另外，获得的数据往往与实际使用的材料之间存在严重的滞后，而且测定的含水率由于材料的水分分布的不均匀而无法具有代表性，对于实际生产很难有指导意义。间接测量法主要有电导法、微波法。所谓电导法(例如中国本技术专利CN212083302U)是根据含水物料的电阻随其含水率变化而变化的原理而来，因此就可以通过测量物料的电导率来间接地得到其含水率，但该方法容易受到环境的温度、湿度、样本松散程度的影响，故测量的精度较低；所谓微波法(例如中国技术专利CN212083273U)是根据含水物料对微波吸收反射的频率、能量的不同而测定的，但是其成本较高，而且测量结果受物料堆积密度的影响较大。本专利技术就是基于这种情况作出的。
技术实现思路
本专利技术目的是克服了现有技术的不足，提供一种检测快速、测量精度高、测定数据准确、成本低的基于叉指电容的砂石含水率的测量方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种基于叉指电容的砂石含水率的测量方法，包括以下步骤：步骤S1，将多组不同预设含水率的标准砂石样本分别放入电容装置中并作为电容介质，并依次测量不同含水率的标准砂石对应的所述电容装置的电容值；<br>步骤S2，根据步骤S1测得的各组标准砂石对应的所述电容装置的电容值，建立电容值和含水率关系的数学模型并得出电容值与含水率的关系式；步骤S3，将待测砂石放入所述电容装置中作为电容介质，并测量待测砂石对应的所述电容装置的电容值；步骤S4，将步骤S3测得的电容值代入上述电容值与含水率的关系式中计算出待测砂石的含水率。如上所述的一种基于叉指电容的砂石含水率的测量方法，所述电容装置包括用作容器的绝缘的检测盒和插在检测盒中用作电容电极板的叉指电极板；在步骤S1中或步骤S3中，将标准砂石样本或待测砂石放入所述电容装置中作为电容介质，具体操作步骤为：将砂石放置至检测盒内并振实，振实后使砂石刚好装满至检测盒的上边缘，将叉指电极板插入检测盒中且叉指电极板一边紧贴盒子内壁另一边紧贴砂子。如上所述的一种基于叉指电容的砂石含水率的测量方法，所述叉指电极板包括有用作电路板的基底，所述基底上设有裸露的梳状的驱动电极和感应电极，所述驱动电极和感应电极的梳齿相互交错但不接触，所述驱动电极和感应电极之间设有用于屏蔽外部电磁干扰的屏蔽电极。如上所述的一种基于叉指电容的砂石含水率的测量方法，所述驱动电极连接有阻抗分析仪，所述阻抗分析仪另一端连接感应电极；在步骤S1或步骤S3中，测量所述电容装置的电容值，具体操作步骤为：用阻抗分析仪在驱动电极上施加正弦电压VD并测量感应电极的输出电压VF，所述阻抗分析仪通过公式自动计算出电容装置的电容值CD，读取所述电容值CD。如上所述的一种基于叉指电容的砂石含水率的测量方法，所述阻抗分析仪和感应电极之间还连接有电容为固定值CF的运算放大器，所述运算放大器连接阻抗分析仪的一端接地，所述阻抗分析仪通过公式自动计算出电容装置的电容值CD，读取所述电容值CD。如上所述的一种基于叉指电容的砂石含水率的测量方法，在步骤S2中，建立电容值和含水率关系的数学模型并得出电容值与含水率的关系式，具体操作步骤为：将各组不同预设含水率的标准砂石样本对应的电容值记录下来，通过计算机软件将以上各组含水率和电容值的数据进行拟合分析后得到拟合曲线，由拟合曲线得出电容值与含水率的关系式。如上所述的一种基于叉指电容的砂石含水率的测量方法，多次重复步骤S1，取各次实验数据的平均值来确定拟合曲线、得出电容值与含水率的关系式。与现有技术相比，本专利技术有如下优点：1.本专利技术主要原理是砂石含水率不同导致其介电常数不同，作为电容介质时整体电容不同，不同的电容值对应不同的含水率，建立映射关系后即可通过电容法测量砂石含水率，该方法具有操作简单、精度较高、测量快速的优点。2.本专利技术是种基于电容法的砂石含水率快速检测方法，本专利技术通过砂石等无机非金属材料的介电常数与水的介电常数的差异来实现含水率测定，常温下水的介电常数为81，砂石等材料的介电常数小于10，因此，含水率不同的砂以及石材料对应的介电常数是不同的，其导电性也是不同的。本专利技术利用了水分的导电性，含水物料与电极板形成了一个电容器，通过测量电容器电容的变化来得到测试物料的含水率，具有检测简单、检测精度高的优点。3.本专利技术先使用几组标准砂石样本试验测定得出电容值与含水率的关系式，再测待测砂石对应的电容值，通过计算即可得出测待测砂石含水率；在得出电容值与含水率的关系式后，以后还要测另外的未知含水率的砂石时，无需再测标准样品，只测该未知含水率的砂石，即可。具有测量快速、成本低、计算量低、检测精度高的优点。4.本专利技术的叉指电极板主要由驱动电极和感应电极组成，二者分别用作电容装置的电容结构的正极板和负极板，砂石填充作为电容介质，在相邻梳状电极上施加不同的电位，边缘电场产生于正极和负极之间，电场通过被测材料从梳状电极的正极传播到负极上。因此，电极和材料的几何形状以及材料的介电性能都会影响电极之间的电容和电导，电极和材料的几何形状固定后，梳状电极之间的边缘电容测量值只随着材料介电常数的变化而变化。因此，本专利技术检测精度高，具有代表性。5.本专利技术所述驱动电极和感应电极之间设有用于屏蔽外部电磁干扰的屏蔽电极。这样可以使测量结果更准确。6.本专利技术使用阻抗分析仪可以给驱动电极施加电压并测量感应电极输出电压，并且可以直接在阻抗分析仪读出电容装置的电容值，测量装置简单、操作简单而无需人工进行复杂计算、测量精确、快速。【附图说明】下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明，其中：图1是本专利技术测量结构示意图；图2是本专利技术电路原理示意图；【具体实施方式】为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。如图1至图2所示的一种基于叉指电容的砂石含水率的测量方法，包括以下步骤：步骤S1，将多组不同预设含水率的标准砂石样本分别放入电容装置1中并作为电容介质，并依次测量不同含水率的标准砂石对应的所述电容装置1的电容值；步骤S2，根据步骤S1测得的各组标准砂石对应的所述电容装置1的电容值，建立电容值和含水率关系的数学模型并得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于叉指电容的砂石含水率的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1，将多组不同预设含水率的标准砂石样本分别放入电容装置(1)中并作为电容介质，并依次测量不同含水率的标准砂石对应的所述电容装置(1)的电容值；/n步骤S2，根据步骤S1测得的各组标准砂石对应的所述电容装置(1)的电容值，建立电容值和含水率关系的数学模型并得出电容值与含水率的关系式；/n步骤S3，将待测砂石放入所述电容装置(1)中作为电容介质，并测量待测砂石对应的所述电容装置(1)的电容值；/n步骤S4，将步骤S3测得的电容值代入上述电容值与含水率的关系式中计算出待测砂石的含水率。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于叉指电容的砂石含水率的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，将多组不同预设含水率的标准砂石样本分别放入电容装置(1)中并作为电容介质，并依次测量不同含水率的标准砂石对应的所述电容装置(1)的电容值；
步骤S2，根据步骤S1测得的各组标准砂石对应的所述电容装置(1)的电容值，建立电容值和含水率关系的数学模型并得出电容值与含水率的关系式；
步骤S3，将待测砂石放入所述电容装置(1)中作为电容介质，并测量待测砂石对应的所述电容装置(1)的电容值；
步骤S4，将步骤S3测得的电容值代入上述电容值与含水率的关系式中计算出待测砂石的含水率。


2.根据权利要求1所述的一种基于叉指电容的砂石含水率的测量方法，其特征在于，所述电容装置(1)包括用作容器的绝缘的检测盒和插在检测盒(11)中用作电容电极板的叉指电极板(12)；在步骤S1中或步骤S3中，将标准砂石样本或待测砂石放入所述电容装置(1)中作为电容介质，具体操作步骤为：将砂石放置至检测盒(11)内并振实，振实后使砂石刚好装满至检测盒(11)的上边缘，将叉指电极板(12)插入检测盒(11)中且叉指电极板(12)一边紧贴盒子内壁另一边紧贴砂子。


3.根据权利要求2所述的一种基于叉指电容的砂石含水率的测量方法，其特征在于，所述叉指电极板(12)包括有用作电路板的基底(121)，所述基底(121)上设有裸露的梳状的驱动电极(122)和感应电极(123)，所述驱动电极(122)和感应电极(123)的梳齿相互交错但不接触，所述驱动电极(122)和感...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐俊，刘金军，王雷冲，
申请(专利权)人：中山艾尚智同信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44