本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法，涉及糧食水分測(cè)量領(lǐng)域。該電路包括分別與CPU采集處理單元、升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧噙B的電源單元，升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧謩e通過(guò)第一標(biāo)準(zhǔn)電阻、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻、第三限流電阻與電子切換開關(guān)相連；電子切換開關(guān)分別與CPU采集處理單元、運(yùn)算放大器、第二三極管相連；運(yùn)算放大器分別與第一三極管、第二三極管相連；運(yùn)算放大器輸出端還通過(guò)電容與反向輸入端相連；升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧ㄟ^(guò)第一三極管與第二三極管相連；升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧ㄟ^(guò)轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元與A/D采集模塊相連；本發(fā)明專利技術(shù)測(cè)量被測(cè)糧食的水分時(shí)，測(cè)量速度較快，不僅測(cè)量范圍較寬，而且測(cè)量的穩(wěn)定度較高，適用范圍比較廣泛。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
—種用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法
本專利技術(shù)涉及糧食水分測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及。
技術(shù)介紹
隨著社會(huì)的發(fā)展，用于測(cè)量物質(zhì)水分的測(cè)量分析儀器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)之中，目前，常見的測(cè)量分析儀器為電阻式水分測(cè)量?jī)x和電容式水分測(cè)量?jī)x；電阻式水分測(cè)量?jī)x的測(cè)量穩(wěn)定度較高，電容式水分測(cè)量?jī)x的測(cè)量范圍較寬。但是，電阻式水分測(cè)量?jī)x和電容式水分測(cè)量?jī)x分別存在以下缺陷:(I)電阻式水分測(cè)量?jī)x式根據(jù)被測(cè)物的電阻特性與所含水分的對(duì)應(yīng)比例，測(cè)量被測(cè)物的水分。因?yàn)楸粶y(cè)物的電阻在測(cè)量水分范圍內(nèi)急劇變化(從幾十歐姆到幾千兆歐姆)，被測(cè)物的電阻的非線性較差，因此，電阻式水分測(cè)量?jī)x的測(cè)量電路的測(cè)量范圍較窄。(2)電容式水分測(cè)量?jī)x測(cè)量被測(cè)物的水分時(shí)，傳感器構(gòu)成的電容的介電常數(shù)，會(huì)因被測(cè)物水分的不同發(fā)生變化，進(jìn)而使得電容的容量發(fā)生變化；電容式水分測(cè)量?jī)x通過(guò)電容的容量與被測(cè)物的水分成比例關(guān)系，測(cè)量被測(cè)物的水分。在實(shí)際使用中，介電常數(shù)會(huì)受到被測(cè)物的密度、顆粒大小和顆粒形狀影響；例如:被測(cè)物為玉米，玉米顆粒有圓形和扁形，扁形的玉米顆粒或大或小，大顆粒玉米和小顆粒玉米均會(huì)使得傳感器電容的介電常數(shù)發(fā)生改變，進(jìn)而影響電容式水分測(cè)量?jī)x的測(cè)量穩(wěn)定度。電容式水分測(cè)量?jī)x一般采用震蕩電路或者RC時(shí)間信號(hào)電路，組成震蕩電路或者RC時(shí)間信號(hào)電路的電子元件具有分布電容效應(yīng)，其電容的容量一般為5PF?15PF，電容式水分測(cè)量?jī)x的采樣傳感器構(gòu)成的電容的容量一般為20PF?300PF，分布電容的容量占據(jù)了傳感器構(gòu)成的電容的容量中較大的比例。由于分布電容會(huì)隨溫度、時(shí)間的變化而變化，因此，震蕩電路的震蕩頻率或者RC時(shí)間信號(hào)均會(huì)隨著溫度和時(shí)間的變化發(fā)生改變，進(jìn)而使得電容式水分測(cè)量?jī)x測(cè)得的水分值容易漂移，測(cè)量穩(wěn)定度較差。此外，市場(chǎng)上還有其它水分測(cè)量?jī)x器，例如微波、核磁共振、紅外等測(cè)量分析儀器，上述水分測(cè)量?jī)x器不僅結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本較高，而且測(cè)量的穩(wěn)定度較低、漂移較大，需要經(jīng)常校準(zhǔn)和維護(hù)。上述水分測(cè)量?jī)x器主要用在電阻式水分測(cè)量?jī)x和電容式水分測(cè)量?jī)x無(wú)法測(cè)量的地方(例如茶葉、煙草測(cè)量對(duì)象個(gè)體差異很大的對(duì)象、實(shí)驗(yàn)室)，其適用范圍比較單一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本專利技術(shù)的目的在于提供，該方法測(cè)量被測(cè)糧食的水分時(shí)，測(cè)量速度較快，適合動(dòng)態(tài)、靜態(tài)連續(xù)采集與測(cè)量，不僅測(cè)量范圍較寬，測(cè)量精確度較高，而且被測(cè)糧食的水分的測(cè)量分辨率好，測(cè)量的穩(wěn)定度較高，適用范圍比較廣泛。為達(dá)到以上目的，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案是:，所述用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路包括電源單元、通信接口單元、升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧PU采集處理單元、傳感器、第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第一限流電阻RA1、第二限流電阻RA2、第三限流電阻RA3、電子切換開關(guān)K1、運(yùn)算放大器IC1、電容Cl、第一三極管Q1、第二三極管Q2和信號(hào)轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元；所述CPU采集處理單元包括用于提高測(cè)量速度的模擬/數(shù)字A/D采集模塊，電源單元分別與CPU采集處理單元、升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧噙B，通信接口單元與CPU采集處理單元相連；所述升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧謩e通過(guò)第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2與電子切換開關(guān)Kl相連；升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧来瓮ㄟ^(guò)傳感器、第三限流電阻RA3與電子切換開關(guān)Kl相連；所述電子切換開關(guān)Kl的控制端與CPU采集處理單元相連；所述第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第三限流電阻RA3均通過(guò)電子切換開關(guān)Kl與運(yùn)算放大器ICl的反相輸入端相連，所述第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第三限流電阻RA3均通過(guò)電子切換開關(guān)Kl與第二三極管Q2的電極C相連；所述運(yùn)算放大器ICl的同相輸入端接地，運(yùn)算放大器ICl的輸出端通過(guò)第二限流電阻RA2分別與第一三極管Ql的發(fā)射極E、第二三極管Q2的發(fā)射極E相連；運(yùn)算放大器ICl的輸出端還通過(guò)電容Cl與反向輸入端相連；所述升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧ㄟ^(guò)第一限流電阻RAl與第一三極管Ql的電極C相連，第一三極管Ql的電極C與基極B相連，第一三極管Ql的發(fā)射極E與第二三極管Q2的發(fā)射極E相連，第二三極管Q2的基極B接地；升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧来瓮ㄟ^(guò)第一限流電阻RA1、轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元與A/D采集模塊相連；所述第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl的電阻值為1000?IOOOOkQ，第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2的電阻值為10?IOOkQ ;第一限流電阻RAl的電阻值為10?51k Ω，第二限流電阻RA2的電阻值為4?6k Ω，第三限流電阻RA3的電阻值為I?5k Ω ；所述用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法包括以下步驟:A、將電子切換開關(guān)Kl與第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2連通，第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、運(yùn)算放大器運(yùn)放ICl和電容Cl形成第一積分電路；將糧食放入傳感器內(nèi)；電源單元分別為升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧虲PU采集處理單元供電，升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧獮閭鞲衅魈峁y(cè)量電壓；B、電流流經(jīng)電子切換開關(guān)Kl當(dāng)前接通的電阻，為電容Cl充電；運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓從O向負(fù)電壓方向發(fā)生線性變化,運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓小于-0.7V時(shí),第二三極管Q2導(dǎo)通；電容Cl通過(guò)第二限流電阻RA2和第二三極管Q2放電；C、第二三極管Q2飽和后，運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓線性升高，運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓在-0.7V以上時(shí)，第二三極管Q2截止，運(yùn)算放大器ICl產(chǎn)生周期三角波；D、重復(fù)執(zhí)行步驟B?步驟C，第一三極管Ql的電極C，產(chǎn)生與步驟C中運(yùn)算放大器ICl產(chǎn)生的周期三角波頻率相同、幅度不同的周期三角波信號(hào)；信號(hào)轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元將周期三角波信號(hào)進(jìn)行線性化處理、并轉(zhuǎn)換形成電壓信號(hào)，CPU采集處理單元的A/D采集模塊采集電壓信號(hào)的電壓值；E、切換電子切換開關(guān)Kl與第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl連通，重新執(zhí)行步驟B?步驟D ;切換電子切換開關(guān)Kl與第三限流電阻RA3和傳感器連通，重新執(zhí)行步驟B?步驟D后，轉(zhuǎn)到步驟F ;F、A/D采集模塊將所有采集到的不同電壓值進(jìn)行分析比對(duì)，得到傳感器與第三限流電阻RA3串聯(lián)的電阻值，根據(jù)當(dāng)前電阻值計(jì)算得到被測(cè)糧食的水分；CPU采集處理單元將被測(cè)糧食的水分值輸出至通信接口單元，用戶通過(guò)通信接口單元得知并使用被測(cè)糧食的水分值。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述電容Cl的容量為1000?10000PF。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述電容Cl的容量為1000PF。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl的電阻值為IOOOkQ，第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2的電阻值為50k Ω ;第一限流電阻RAl的電阻值為25k Ω，第二限流電阻RA2的電阻值為5.1kQ，第三限流電阻RA3的電阻值為2.5kQ。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟A中所述測(cè)量電壓為15V?24V。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟A中所述測(cè)量電壓為20V。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述不同電壓值包括電子切換開關(guān)Kl與第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2連通得到的第一電壓值，電子切換開關(guān)Kl與第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl連通得到的第二電壓值，電子切換開關(guān)Kl與第三限流電阻RA3連通得到的第三電壓值。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟F中所述根據(jù)當(dāng)前電阻值計(jì)算得到被測(cè)糧食的水分包括以下步驟:將傳感器與第三限流電阻RA3串聯(lián)的電阻值減去第三限流電阻RA3的電阻值，得到傳感器的電阻值；根據(jù)傳感器的電阻值計(jì)算得到被測(cè)糧食的水分。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法，其特征在于：所述用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路包括電源單元、通信接口單元、升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧PU采集處理單元、傳感器、第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第一限流電阻RA1、第二限流電阻RA2、第三限流電阻RA3、電子切換開關(guān)K1、運(yùn)算放大器IC1、電容C1、第一三極管Q1、第二三極管Q2和信號(hào)轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元；所述CPU采集處理單元包括用于提高測(cè)量速度的模擬/數(shù)字A/D采集模塊，電源單元分別與CPU采集處理單元、升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧噙B，通信接口單元與CPU采集處理單元相連；所述升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧謩e通過(guò)第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2與電子切換開關(guān)K1相連；升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧来瓮ㄟ^(guò)傳感器、第三限流電阻RA3與電子切換開關(guān)K1相連；所述電子切換開關(guān)K1的控制端與CPU采集處理單元相連；所述第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第三限流電阻RA3均通過(guò)電子切換開關(guān)K1與運(yùn)算放大器IC1的反相輸入端相連，所述第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第三限流電阻RA3均通過(guò)電子切換開關(guān)K1與第二三極管Q2的電極C相連；所述運(yùn)算放大器IC1的同相輸入端接地，運(yùn)算放大器IC1的輸出端通過(guò)第二限流電阻RA2分別與第一三極管Q1的發(fā)射極E、第二三極管Q2的發(fā)射極E相連；運(yùn)算放大器IC1的輸出端還通過(guò)電容C1與反向輸入端相連；所述升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧ㄟ^(guò)第一限流電阻RA1與第一三極管Q1的電極C相連，第一三極管Q1的電極C與基極B相連，第一三極管Q1的發(fā)射極E與第二三極管Q2的發(fā)射極E相連，第二三極管Q2的基極B接地；升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧来瓮ㄟ^(guò)第一限流電阻RA1、轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元與A/D采集模塊相連；所述第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1的電阻值為1000～10000kΩ，第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2的電阻值為10～100kΩ；第一限流電阻RA1的電阻值為10～51kΩ，第二限流電阻RA2的電阻值為4～6kΩ，第三限流電阻RA3的電阻值為1～5kΩ；所述用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法包括以下步驟：A、將電子切換開關(guān)K1與第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2連通，第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、運(yùn)算放大器運(yùn)放IC1和電容C1形成第一積分電路；將糧食放入傳感器內(nèi)；電源單元分別為升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧虲PU采集處理單元供電，升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧獮閭鞲衅魈峁y(cè)量電壓；B、電流流經(jīng)電子切換開關(guān)K1當(dāng)前接通的電阻，為電容C1充電；運(yùn)算放大器IC1的輸出電壓從0向負(fù)電壓方向發(fā)生線性變化，運(yùn)算放大器IC1的輸出電壓小于?0.7V時(shí)，第二三極管Q2導(dǎo)通；電容C1通過(guò)第二限流電阻RA2和第二三極管Q2放電；C、第二三極管Q2飽和后，運(yùn)算放大器IC1的輸出電壓線性升高，運(yùn)算放大器IC1的輸出電壓在?0.7V以上時(shí)，第二三極管Q2截止，運(yùn)算放大器IC1產(chǎn)生周期三角波；D、重復(fù)執(zhí)行步驟B～步驟C，第一三極管Q1的電極C，產(chǎn)生與步驟C中運(yùn)算放大器IC1產(chǎn)生的周期三角波頻率相同、幅度不同的周期三角波信號(hào)；信號(hào)轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元將周期三角波信號(hào)進(jìn)行線性化處理、并轉(zhuǎn)換形成電壓信號(hào)，CPU采集處理單元的A/D采集模塊采集電壓信號(hào)的電壓值；E、切換電子切換開關(guān)K1與第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1連通，重新執(zhí)行步驟B～步驟D；切換電子切換開關(guān)K1與第三限流電阻RA3和傳感器連通，重新執(zhí)行步驟B～步驟D后，轉(zhuǎn)到步驟F；F、A/D采集模塊將所有采集到的不同電壓值進(jìn)行分析比對(duì)，得到傳感器與第三限流電阻RA3串聯(lián)的電阻值，根據(jù)當(dāng)前電阻值計(jì)算得到被測(cè)糧食的水分；CPU采集處理單元將被測(cè)糧食的水分值輸出至通信接口單元，用戶通過(guò)通信接口單元得知并使用被測(cè)糧食的水分值。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法，其特征在于:所述用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路包括電源單元、通信接口單元、升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧PU采集處理單元、傳感器、第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第一限流電阻RA1、第二限流電阻RA2、第三限流電阻RA3、電子切換開關(guān)K1、運(yùn)算放大器IC1、電容Cl、第一三極管Q1、第二三極管Q2和信號(hào)轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元； 所述CPU采集處理單元包括用于提高測(cè)量速度的模擬/數(shù)字A/D采集模塊，電源單元分別與CPU采集處理單元、升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧噙B，通信接口單元與CPU采集處理單元相連；所述升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧謩e通過(guò)第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2與電子切換開關(guān)Kl相連；升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧来瓮ㄟ^(guò)傳感器、第三限流電阻RA3與電子切換開關(guān)Kl相連； 所述電子切換開關(guān)Kl的控制端與CPU采集處理單元相連；所述第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第三限流電阻RA3均通過(guò)電子切換開關(guān)Kl與運(yùn)算放大器ICl的反相輸入端相連，所述第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第三限流電阻RA3均通過(guò)電子切換開關(guān)Kl與第二三極管Q2的電極C相連； 所述運(yùn)算放大器ICl的同相輸入端接地，運(yùn)算放大器ICl的輸出端通過(guò)第二限流電阻RA2分別與第一三極管Ql的發(fā)射極E、第二三極管Q2的發(fā)射極E相連；運(yùn)算放大器ICl的輸出端還通過(guò)電容Cl與反向輸入端相連； 所述升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧ㄟ^(guò)第一限流電阻RAl與第一三極管Ql的電極C相連，第一三極管Ql的電極C與基極B相連，第一三極管Ql的發(fā)射極E與第二三極管Q2的發(fā)射極E相連，第二三極管Q2的基極B接地；升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧来瓮ㄟ^(guò)第一限流電阻RA1、轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元與A/D采集模塊相連； 所述第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl的電阻值為1000~1000OkQ，第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2的電阻值為10~IOOkQ ;第一限流電阻RAl的電阻值為10~51kΩ，第二限流電阻RA2的電阻值為4~6k Ω，第三限流電阻RA3的電阻值為I~5k Ω ； 所述用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法包括以下步驟: A、將電子切換開關(guān)Kl與第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2連通，第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、運(yùn)算放大器運(yùn)放ICl和電容Cl形成第一積分電路；將糧食放入傳感器內(nèi)；電源單元分別為升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧虲PU采集處理單元供電，升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧獮閭鞲衅魈峁y(cè)量電壓； B、電流流經(jīng)電子切換開關(guān)Kl當(dāng)前接通的電阻，為電容Cl充電；運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓從O向負(fù)電壓方向發(fā)生線性變化，運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓小于-0.7V時(shí)，第二三極管Q2導(dǎo)通；電容...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：萬(wàn)志雄，李巍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：武漢凱特復(fù)興科技有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖北;42
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