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專利名稱：比較型物料濕度檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種物料濕度檢測儀，特別是一種將待測物料與已知含水量基準(zhǔn)物料樣品相比較，從而知道待測物料含水量值的比較型物料濕度檢測儀。
背景技術(shù)：
在實際生產(chǎn)生活中，有時需要知道某種物料或多種材料混合成的物料水份含量，通常采用的方法是用手或肉眼粗略估測，或使用標(biāo)準(zhǔn)計量儀進(jìn)行檢測，或使用烘干稱重法……等等。但這些方法并不能完全滿足生產(chǎn)、生活中的實際需要比如用手或肉眼估測法結(jié)果誤差太大，而用標(biāo)準(zhǔn)計量儀器檢測，雖然能夠保證有很高的精確度，但單次可檢測的物料量很小，而且必須把物料移到儀器內(nèi)部才能夠進(jìn)行檢測，設(shè)備投資大，對檢測人員技術(shù)水平要求高，工作量大，使用也不方便。使用烘干稱重法，在配料加水初期可以使用，在生產(chǎn)周期過程中難以使用。而且這幾種方法都具有一個明顯的缺點，就是要想知道大批量物料堆中的某一部位或多個部位的物料含水量，必須把被測物挪離原位置，即無法對原物料堆中的某一內(nèi)部點位物料含水量進(jìn)行原狀態(tài)檢測，而且這種需要在某些場合下是很重要的，如天麻及其它真菌類種植，或特殊的種植、養(yǎng)殖場中。另外，在實際生產(chǎn)、生活中物料含水量往往不是必須精確地保持在某個點位，而是要求在某一個區(qū)間即可。以中藥材天麻種植為例，在天麻種植后的長達(dá)一年之久的生長期內(nèi)，在不同的季節(jié)要求栽培砂土保持在不同的含水量區(qū)間，如春秋季在56％-65％、夏季在40-50％，、冬季在50％-40％，這樣能保證天麻有最佳的生長速度而且又不生病害，這就需要定期對栽培砂土進(jìn)行含水量檢測，根據(jù)檢測結(jié)果分清情況進(jìn)行補水。目前天麻實際生產(chǎn)過程中栽培砂土的含水量基本上都是采用手扒開砂土，用肉眼憑直觀來進(jìn)行檢測，其誤差是很大的。另外在天麻生長周期中，生長在木棒上的蜜環(huán)菌的菌絲大部分是在春季與天麻種子聯(lián)結(jié)起來的，當(dāng)年的夏、秋、冬季直到收獲之前都不能破壞這種聯(lián)結(jié)，天麻種子與給它供應(yīng)養(yǎng)料的蜜環(huán)菌菌絲體的位置狀態(tài)是不能變動的。因為一旦變動，菌絲體與天麻種的聯(lián)系中斷，天麻就會停止生長，死亡甚至腐爛，給生產(chǎn)造成不可挽回的損失。再者，由于天麻是長年生長在栽培砂土的內(nèi)部，而栽培砂土的外部水分蒸分速度明顯高于內(nèi)部，內(nèi)部和外部的含水量往往有很大差別，并且由于物料水分的向下滲透作用，導(dǎo)致栽培砂土的內(nèi)部和外部、上層、中層和下層的含水量有很大的差別，所以只靠觀察淺層砂土是很難知道內(nèi)部的含水量。由于天麻種是栽培在砂土內(nèi)部，給天麻供給營養(yǎng)的蜜環(huán)菌是一種真菌，寄生在栽培料木棒上，極易受空氣中的雜菌污染，造成生產(chǎn)上的損失。所以，要想保證天麻體在不同季節(jié)在不同的含水量區(qū)間的栽培砂土中生長，就要對栽培砂土內(nèi)部含水量進(jìn)行定期檢測，更要保證在檢測過程中盡量不破壞原物料的狀態(tài)。由于這些特殊的要求，通常的手扒開，用肉眼觀察法，精密的專用計量儀器檢測法及烘干稱重法等等檢測方法，在這些場合就無法使用了。而且在大面積生產(chǎn)的情況下進(jìn)行定期多點位的檢測工作，即使勉強使用上述的檢測方法不僅需要很多時間，其勞動量也是很大的。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種能夠基本上不破壞被檢測物料的原來狀態(tài)，即可對物料的內(nèi)部、外部、上中下部等進(jìn)行方便檢測的儀器，并且要具有檢測時間快速、操作簡單，便于攜帶，可在一般的生產(chǎn)場地隨處可使用的一種可與已知含水量的基準(zhǔn)樣品物料進(jìn)行比較，從而直觀地顯示出被測物料與樣品物料的含水量差別的一種比較型物料濕度檢測儀。
本實用新型的技術(shù)方案是采用一個具有一定長度的具有二個相互絕緣的電極的單桿或雙桿的檢測頭，將物料含水量轉(zhuǎn)換為一個相對的電信號，并將這個電信號經(jīng)過由三塊集成電路組成的電子電路處理，處理過后的電信號通過電表表頭直觀地顯示物料濕度。
本實用新型的優(yōu)點是這種檢測儀能夠在盡可能小的程度上改變甚至不改變原物料狀態(tài)、結(jié)構(gòu)的情況下，對物料內(nèi)部、外部、上中下部等具有一定深度的物料部位的含水量進(jìn)行檢測，具有檢測快速、顯示直觀、操作簡便、體積小、重量輕，可隨身攜帶，并可在一般的生產(chǎn)現(xiàn)場操作使用，能節(jié)省時間，降低勞動強席，并較好地解決了現(xiàn)有檢測方式在檢測過程中對物料內(nèi)的生長物造成損壞和污染的問題。


圖1為本實用新型檢測儀外型結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實用新型電路圖圖中1表殼、2表盤、3指針、4指示燈、5調(diào)校旋鈕、6檢測頭
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1所示，在表殼1上設(shè)置帶指針3及刻度數(shù)的表盤2、指示燈4、調(diào)校旋鈕5和檢測頭6的接插孔，它們分別與表殼1內(nèi)電子電路連接。
圖2為本實用新型的電路圖，整個電路由三部分組成圖中電容器C2左邊為物料含水量檢測部分的電路，最右邊的集成塊IC3與供電電源EC按鈕開關(guān)AN組成穩(wěn)壓電路，其余為電源電壓檢測指標(biāo)電路。
穩(wěn)壓電路部分工作原理用8節(jié)普通干電池串聯(lián)后得到12伏電源EC，IC3集成穩(wěn)壓塊7806將供電電源進(jìn)行處理后，輸出一個穩(wěn)定的6伏電壓的電源給整個檢測儀供電。
設(shè)置電源電壓檢測電路的原因是為使物料含水量檢測電路部分正常工作，首先必須保證穩(wěn)壓電路始終輸出6伏的穩(wěn)定電壓，但在電池用舊后，干電池電壓下降，由于IC3穩(wěn)壓集成塊輸入輸出端電壓差最低不得低于3伏，才能保證IC3正常工作，如低于3伏時，也就是EC電壓低于9伏時，就必須更換干電池。電源電壓檢測指示電路工作原理為由R13和二極管D1、D2組成一個串聯(lián)電路，在D1、D2串聯(lián)電路兩端形成了一個1.1伏左右的穩(wěn)定電壓。由R11與R12組成一個串聯(lián)電路，對電源EC電壓進(jìn)行分壓，這樣，在R12上的電壓降隨干電池供電電壓EC的高低而變化。D1、D2串聯(lián)電路兩端電壓經(jīng)IC2-2組成的電壓跟隨器的輸出電壓與R12上的電壓經(jīng)由IC2-1組成的跟隨器的輸出電壓，分別送入由IC2-3、R14、R15和R16組成的準(zhǔn)施密特觸發(fā)器進(jìn)行比較，其結(jié)果為當(dāng)R12兩端電壓高于D1、D2串聯(lián)電路兩端電壓時，IC2-3輸出—高電壓，經(jīng)由IC2-4組成的電壓跟隨器，輸出給發(fā)光二極管LED和R17組成的電路，使LED1發(fā)光，指示干電池電壓正常。此時由IC1-4組成的電壓比較電路輸出一個高電壓，使LED2熄滅。當(dāng)干電池用舊后，當(dāng)下降到9伏時，R12兩端電壓低于D1、D2串聯(lián)電路兩端電壓，使IC2-3組成的施密特電路輸出低電壓，此時，IC2-1跟隨器也輸出低電壓，從而使LED1熄滅，而IC1-4組成的電壓比較器輸出一個低電壓，使LED2發(fā)光，指示干電池已經(jīng)用舊，需要更換電池才能正常工作。
物料含水量檢測電路部分工作原理為圖2左下方虛線框內(nèi)所示為一單桿或雙桿的相互絕緣的兩個電極組成的檢測頭，它是一個將物料含水量轉(zhuǎn)換為一個對應(yīng)電壓值的物理傳感器。其工作原理為檢測頭將物料含水量轉(zhuǎn)換為一個等效電阻RX1，其阻值大小與物料含水量多少成反比。RX1與選擇開關(guān)KW1所選電阻R3或R4或R5相并聯(lián)，得到一個等效電阻RX2，這個RX2與電阻R1、R2和RW1串聯(lián)，取出R1、R2聯(lián)接點的電壓，經(jīng)由IC1-1組成的電壓跟隨器輸入到由IC1-2、R6、R7、R8和KW2及R9-1～R9-11所組成的反相電壓放大器，比較放大，輸出電壓經(jīng)由IC1-3組成的電壓跟隨器輸出給指針V1指示。
工作過程為為物料含水量較低時，RX1等效電阻值較高，RX2也隨之較高，R1、R2連接點電壓較高，使IC1-1輸出電壓也較高，此輸出電壓與由R7、R8分壓出來的3伏電壓相比較進(jìn)行反相放大后，使IC1-2輸出電壓下降，電壓跟隨器IC1-3輸出電壓也下降，指針指示數(shù)值也下降。當(dāng)物料含水量較高時，RX1等效電阻下降，RX2電阻值也隨之下降，R1、R2連接點電壓也下降，使反相放大器輸出電壓上升，IC1-3輸出電壓跟隨上升，使指針指示數(shù)上升。由此可見，通過指示數(shù)值，可顯示出物料含水量的高低。
設(shè)置電阻R1、R2的目的是由于物料含水量從0到100％區(qū)間的等效電阻變化很大，等效電阻與含水量的對應(yīng)關(guān)系是非線性的，即電路測高含水量物料到低含水量物料時的等效電阻值在平均分布于表頭上的刻度線性嚴(yán)重不一致，為求改善這種非線性關(guān)系，才加入R1和R2。R1和R2的另一個作用是把物料含水量轉(zhuǎn)換成的等效電阻變化的范圍區(qū)間盡可能地全部在表頭刻度上表現(xiàn)出來。KW1的作用是選擇一合適的并聯(lián)電阻，與物料等效電阻RX1并聯(lián)，除進(jìn)一步改善上述線性關(guān)系外，另一個作用是更好地選擇物料測量范圍區(qū)間的中間值位置。當(dāng)測高含水量物料時，例如含水量中心在50％-90％時，中心位置在70％，測此種物料時可將KW1打在R3接通位置。而在用于測量含水量在30％-70％時(如天麻種植等)中心位置在50％，KW1打在R4接通位置，而在用于測量含水量在10％-50％區(qū)間時，中心位置在30％，KW1打在R5接通位置。其次，物料原材料的結(jié)構(gòu)不同，也是選擇KW1的一個原因。
KW2的多點選擇設(shè)置思路是由于全國各地水源成分有差異，比如含鹽量、酸堿度，多種雜質(zhì)含量的不同，導(dǎo)致不同水源相同含水量的物料在檢測儀表頭刻度上讀數(shù)也有較大差異，這樣就降低了儀器檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。設(shè)置KW2的目的在于適應(yīng)全國不同地區(qū)、不同水質(zhì)對檢測結(jié)果的影響，其作用是使選擇的檔位與當(dāng)?shù)厮|(zhì)構(gòu)成條件相對應(yīng)，使反相放大器IC1-2的放大倍數(shù)隨水質(zhì)成份的不同而做相應(yīng)改變，拓寬了儀器的地域使用條件。
RW1的作用是當(dāng)傳感器探頭懸空時，調(diào)節(jié)RW1使表頭在刻度設(shè)一個定點指示，其目的是使儀器脫離表頭指示的死區(qū)，進(jìn)入線性放大狀態(tài)。另外一個作用是，跟隨KW1的選擇點而適應(yīng)被測物料的含水量區(qū)間。
本實施例的使用過程初次使用時，首先要調(diào)校儀器，即先根據(jù)需檢測的物料含水量區(qū)間來選擇KW1的檔位。如天麻種植，砂土含水量中間值為50％左右，區(qū)間為30％-70％，就要把KW1放在檔位2，即與R4相連接的位置。如被測物料含水量中間值為30％左右，區(qū)間為10-50％，就要把KW1放在檔位3，即與R5相連接的位置。如被測物料含水量中間值為70左右，區(qū)間為50％-90％，就要把檔位放在檔位1，即與R3連通位置。選好KW1檔位后，先將RW2打在中間位置，再將KW2先打在中間檔位6上，然后調(diào)整RW1的阻值，使表頭指示在刻度的10％位置上(即10伏表頭的1伏位置)。然后準(zhǔn)備一個用標(biāo)準(zhǔn)計量儀器或烘干稱重法或人手干物料摻水法等方法鑒定出來的已知含水量的基準(zhǔn)樣品物料(如天麻生產(chǎn)用50％含水量基準(zhǔn)樣品)，把儀器檢測頭插在這一物料中，然后觀察表頭指針在哪個刻度上。如低于表頭5伏刻度(即表頭5伏位置，即對應(yīng)為50％物料含水量)，就要把KW2向上打一或兩個檔位，即7或8檔位，此時要再把檢測頭懸空，調(diào)RW1使表頭指針在1伏的位置(10％刻度上)，再把檢測頭插入已知的50％含水量物料中，如表頭指針指在5刻度位置或接近位置即為調(diào)好，再調(diào)整RW2使指針正指5伏位置，如還離5伏位置較遠(yuǎn)，就要把KW2再向上打一或兩個檔位，即9或10檔位，直至檢測頭在物料中時，表頭指針指在5或5刻度附近為止。同樣道理，如高于表頭5伏刻度，就要把KW2向下打一、兩個檔位，即5或4檔位，此時再把檢測頭懸空，再調(diào)RW1使表頭指針指在1伏位置，然后再把檢測頭插入已知50％含水量時物料中，如此時指針指在5伏刻度位置或5伏左右，即為調(diào)整好，如仍高于5伏刻度，就要把KW2再向下打1或2個檔位即檔位3或2位置上，如此再把檢測頭懸空調(diào)RW1，如此調(diào)校，直到表頭指針指在5伏位置或5伏刻度附近為止。這時，調(diào)整工作即告結(jié)束。以后就只在每次使用前把檢測頭懸空，調(diào)RW1使表頭指針指在10％即1伏刻度位置即可，KW2檔位不再變動。當(dāng)然，如果改變使用場地，因水質(zhì)不同，也要重新做上述調(diào)整。另外，在改變物料材料構(gòu)成成份時，也要做重新調(diào)整。調(diào)整工作結(jié)束后，進(jìn)行大面積多點檢測時，只需將檢測頭插入等測物料里，同時按下按鈕開關(guān)，即可在表頭上指示出物料含水量，指在5伏度即為50％含水量，指在4伏即為40％含水量，指在6伏即為60％含水量，依次類推。對單個檢測點的含水量檢測，在1秒鐘內(nèi)即可完成，即提高了工作效率，又節(jié)省了時間，降低了勞動強度，更重要的是，基本不改變物料原來的狀態(tài)，即可得出物料內(nèi)部的含水量值。
由于本實用新型是一種比較型檢測儀器，只在與標(biāo)準(zhǔn)已知含水量物料樣品含水量指示值附近檢測結(jié)果比較準(zhǔn)確，而在樣品含水量值向高低兩方的檢測精確度逐漸下降。但由于實際生產(chǎn)中，真正的使用范圍都有一個含水量區(qū)間，如天麻春季栽培砂土含水量在45％-65％之間，在此區(qū)間，天麻都可很好生長，所以，雖然有樣品含水量值為中心，向含水量高低兩方向檢測精確度逐漣下降的缺點，但仍不影響使用效果，并且換來了檢測速度快，勞動強度低，不破壞被測物料原來的狀態(tài)結(jié)構(gòu)，并且具有操作簡便，攜帶簡便、生產(chǎn)現(xiàn)場隨處可用，以及儀器成本較低等優(yōu)點，仍不失為一種生產(chǎn)生活中的一個好幫手，解決了實際生產(chǎn)中的一個難題，具有很高的實用價值。
圖中RW147K，R1、R215K，R6、R7、R810K，R46、8K、R520K，R9-1-R9-10 10K、R10、R125.1K、R1133K、R3、R13、R14、R1533K、R1633OK、R17、R18470Ω、D1、D21N4148、RW210K、LED1、2紅綠發(fā)光二極管V110V電壓表頭，IC1、2LM 324 IC3780權(quán)利要求1.比較型物料濕度檢測儀，其特征在于在表殼(1)上設(shè)置帶指針(3)及刻度數(shù)的表盤(2)、指示燈(4)、調(diào)撥旋鈕(5)和檢測頭(6)的接插孔，它們分別與表殼(1)內(nèi)電子電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的比較型物料濕度檢測儀，其特征在于電路由三部分組成，物料濕度檢測電路，IC3與供電電源EC按鈕開關(guān)AN組成的穩(wěn)壓電路以及電源電壓檢測指示電路。
專利摘要本實用新型公開了一種比較型物料濕度檢測儀，在表殼(1)上設(shè)置帶指針(3)及刻度數(shù)的表盤(2)、指示燈(4)、調(diào)撥旋鈕(5)和探測頭(6)的接插孔，它們分別與表殼(1)內(nèi)電子電路連接，整個電路由三部分組成，為物料濕度檢測電路，穩(wěn)壓電路以及電源電壓檢測指示電路。檢測頭將物料含水量轉(zhuǎn)換成一個相對應(yīng)的電信號，并將這個電信號經(jīng)過電子電路處理通過表盤上的刻度數(shù)直觀地顯示出來。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，操作簡便，解決了現(xiàn)有檢測方式在檢測過程中對物料內(nèi)的生長物造成損失和污染問題，是一種理想的物料濕度檢測儀。
文檔編號G01N27/04GK2524243SQ0221826
公開日2002年12月4日 申請日期2002年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月8日
發(fā)明者申文龍, 張政 申請人:申文龍, 張政