專利名稱：：谷物籽粒硬度測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種通用的谷物籽粒硬度測定方法。
背景技術(shù)：
：目前，國內(nèi)針對小麥籽粒硬度的研究和測定的方法比較多，而針對其他谷物籽粒硬度測定的方法很少，甚至還未涉及。測定小麥硬度的方法主要有角質(zhì)率法、壓力法、研磨法、硬度指數(shù)法、近紅外法等，不同方法所測得的硬度數(shù)值可比性差，并且這些方法和相應(yīng)的測試設(shè)備不能完全適用于其他谷物籽粒的硬度測試，例如，使用國產(chǎn)JFS型谷物粉碎機可以測定玉米硬度，但不能測定小麥的硬度。布氏硬度和洛氏硬度測定法是用壓入法測定金屬硬度的，但這兩種方法并不能直接用于測定谷物的硬度，由于谷物籽粒的大小形狀各異，各組分厚度大小情況也不盡相同，所以采用針尖壓入法就能方便的測到不同谷物籽粒及其不同組分，不同部位的硬度情況。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種谷物籽粒硬度測定方法。實現(xiàn)不同谷物硬度數(shù)值的統(tǒng)一性和可比性，還可以解決對同一種子的外表及內(nèi)部不同部位的硬度進行精確測定，本發(fā)明適合于籽粒直徑或厚度不小于lmm的各種谷物的硬度測定。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種谷物籽粒硬度測定方法，其主要特點是測定步驟為(1)谷物測定前的準備將待測谷物籽粒的一側(cè)磨平，形成底座面；谷物籽粒的另一側(cè)為待測面，直接測定谷物籽粒表面硬度或磨平，露出相應(yīng)的待測部位，形成待測面；底座面與待測面應(yīng)盡可能保持平行；(2)試驗機的選擇選用微機控制的電子萬能試驗機；(3)鋼針的選用與夾持將鋼針垂直夾持到試驗機活動橫梁端；(4)測定過程將制作好的待測谷物籽粒放在微機控制電子萬能試驗機平臺上，將鋼針對準待測面，進行壓入試驗；(5)硬度確定試驗完成后，微機自動給出彈性模量，該彈性模量定義為谷物籽粒的硬度值。所述的谷物籽粒硬度測定方法，其步驟(1)所述的磨平步驟為用0號-4號砂紙或細紋銼刀磨平。所述的谷物籽粒硬度測定方法，其步驟(2)所述的微機控制的電子萬能試驗機，試驗機最大量程在100-500N，以保證測量精度。所述的谷物籽粒硬度測定方法，其步驟(3)所述的鋼針直徑為1.2-1.5mm，長度為70-100mm，針尖lmm長度內(nèi)錐度為20。-30°。最佳選用20°錐度的鋼針，錐度選定后不再改動，否則會影響硬度數(shù)值。針尖錐度過小容易損壞，過大容易使作物籽粒破裂。所述的谷物籽粒硬度測定方法，其步驟(4)所述的壓入試驗為將試樣標距輸入為100mm，將試樣直徑輸為10mm，鋼針壓入深度為0.3-lmm，加載速度為0.5mm/min?，F(xiàn)有的應(yīng)用較廣的最大量程在100-500N以內(nèi)微機控制電子萬能材料試驗機，對所有谷物籽粒，在試驗時，統(tǒng)一將標距輸為lOOmm，將直徑輸為10mm，試驗完成后，微機會自動得出一個虛擬的彈性模量數(shù)值，該彈性模量值定義為谷物籽粒的硬度值，本硬度值按無量綱單位處理。目前國家標準中，只有針對小麥的硬度測定方法，不同方法的定義和硬度單位不同，如研磨時間法的單位為s(秒)，角質(zhì)率法為％(百分比)。在數(shù)據(jù)采集處理上，針尖壓入法不能像布氏硬度和洛氏硬度測定法一樣，測定壓痕深度，而是通過壓入過程中，得到的負荷位移曲線的斜率求出谷物籽粒的硬度數(shù)值。在材料力學實驗中，桿狀材料壓縮時，只要輸入桿狀材料的截面尺寸，標距長度，就可以算出材料的彈性模量。而曲線的斜率大小可以通過彈性模量表示，所以，在針尖對谷物籽粒的壓縮過程中，給系統(tǒng)輸入假設(shè)的試樣標距、試樣直徑，可得一個虛擬的彈性模量數(shù)值，該彈性模量數(shù)值跟曲線的斜率成正比，所以可以通過該"虛擬彈性模量"值，而不是真實的彈性模量值就可以確定谷物籽粒的硬度數(shù)值。實際操作中，對不同組分、不同作物籽粒進行硬度測量時，取多組數(shù)據(jù)，并取平均值。通過對干燥的玉米，小麥，豌豆等谷物籽粒的實驗測定，當把試樣標距選為100mm，試樣直徑選為10mm，加載速度定為0.5mm/min時，谷物的最大"虛擬彈性模量"接近100，而在濕潤情況下，最低可接近于零，將該"虛擬彈性模量"定為硬度數(shù)值時，就能得到較好的硬度測定分辨率。本發(fā)明的有益效果是提供了一種統(tǒng)一的不同谷物之間可以相互比較的谷物單粒籽粒硬度定方法，可對谷物籽粒的外表及內(nèi)部不同部位的硬度進行測定，硬度分辨率高，應(yīng)用范圍廣，操作方便，檢測速度快，使用儀器為500N以內(nèi)的普通微機萬能材料試驗機和普通鋼針，無須另外專門的設(shè)備。圖1為本發(fā)明的示意圖；圖2(a)為本發(fā)明的9個玉米籽粒各組分硬度測試曲線；圖中1-3號為角質(zhì)胚乳，4-6號為粉質(zhì)胚乳，5-9號為胚。圖2(b)為本發(fā)明的4個玉米籽粒玉米籽角質(zhì)胚乳在不同水分時的硬度測試曲線圖；圖3為本發(fā)明的西旱1號5個小麥粒籽的硬度測定曲線；圖4為本發(fā)明的定豌1號5個豌豆粒籽硬度測定曲線；圖5為本發(fā)明的5個綠豆粒籽的硬度測定曲線；圖6為本發(fā)明的5個扁豆粒籽的硬度測定曲線。具體實施例方式以下結(jié)合實例對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并4非用于限定本發(fā)明的范圍。實施例1:玉米硬度的測定(1)谷物測定前的準備試樣制作(以甘肅金穗4號玉米籽粒為例)將玉米籽粒用0號或號砂紙或細紋銼刀磨平，露出相應(yīng)的待測部位，形成待測面，將玉米粒的另一側(cè)也磨平，形成底座面，在打磨時，盡量使待測面和底座面保持平行。底座面盡可能磨大磨平，以保證試樣受壓時的穩(wěn)定性；待測面磨小一些，只要能露出待測部位即可，若只測谷物表面硬度時，可以不打磨，以保證待測部位有足夠的厚度。在打磨出的待測面上，金穗4號玉米的胚的顏色略為發(fā)青，角質(zhì)胚乳為金黃色，粉質(zhì)胚乳為白色。試驗將對玉米粒的胚、角質(zhì)胚乳、粉質(zhì)胚乳三部分的硬度進行測定。(2)試驗機的選擇選用CMT2502微機控制的電子萬能試驗機，該試驗機量程為100-500N。(3)鋼針的選用與夾持選用直徑為1.2mm，長度為70mm，針尖lmm長度內(nèi)錐度為20°的大號鋼針，垂直夾持到試驗機活動橫梁端。鋼針上端要頂死，以確保鋼針受壓時，不能有縱向位移。(4)測定過程見圖1，將制作好的玉米試樣穩(wěn)穩(wěn)地放在CMT2502微機控制電子萬能試驗機壓縮平臺上，將鋼針對準待測面，進行壓入試驗。試驗開始前，將試樣標距輸為100mm，試樣直徑為10mm;鋼針插入深度定為1.0mm，加載速度定為0.5mm/min。(5)硬度確定①玉米籽粒不同組分的硬度測定對水分含量為13.2%玉米，取60粒，按每組20粒，分別對角質(zhì)胚乳、粉質(zhì)胚乳和胚進行針尖壓入試驗，測得負荷_位移曲線的"虛擬彈性模量"，并取平均值，得到的玉米各組分硬度分別為角質(zhì)胚乳64.02;粉質(zhì)胚乳20.26;胚6.24。圖2(a)為其中9粒玉米負荷-變形曲線，相應(yīng)的硬度測定值見表1，其中，1_3號為角質(zhì)胚乳，4-6號為粉質(zhì)胚乳，5-9號為胚，曲線的斜率較好地反映了籽粒的硬度特征?？梢钥闯觯琴|(zhì)胚乳的致密性好，硬度明顯高于粉質(zhì)胚乳和胚，且不同籽粒間差別很小，粉質(zhì)胚乳硬度居中，胚的硬度最小，不同籽粒間粉質(zhì)胚乳和胚的硬度有所差別。表1玉米各組分硬度測試結(jié)果水分/%13.213.213.213.213.213.213.213.213.2曲線l號2號3號4號5號6號7號8號9號硬度64.1262.0464.6623.8628.0612.662.407.686.20②對不同水分玉米角質(zhì)胚乳的硬度測定對4組不同水分的玉米，每組選取20粒，對角質(zhì)胚乳進行針尖壓入試驗，測得負荷-位移曲線的"虛擬彈性模量"，取平均值后得到的測定結(jié)果見表2。表2玉米角質(zhì)胚乳在不同水分時的硬度測試結(jié)果5<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>圖2(b)為其中4粒玉米的角質(zhì)胚乳在不同水分含量針尖壓入時的負荷變形曲線，相應(yīng)的硬度測定值見表3，說明玉米籽粒在水分含量發(fā)生變化時，硬度將有明顯變化。表34粒玉米角質(zhì)胚乳在不同水分時的硬度測試結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例2:西旱1號小麥硬度測定(1)谷物測定前的準備取20粒水分含量為13.01%小麥，有凹槽(指小麥腹溝)的一側(cè)打磨后作為底座面，另一側(cè)(麥粒背側(cè))輕輕打磨后作為待測面。(2)試驗機的選擇(與實例1相同)(3)鋼針的選用與夾持(與實例1相同)(4)測定過程試驗開始前，將鋼針插入深度定為0.5mm，試樣標距、試樣直徑、加載速度與實例1相同。(5)硬度確定測定已打磨好的20粒小麥的硬度，取平均值后，得到麥粒背側(cè)的硬度值為28.36。通過國產(chǎn)的JYDBIOO小麥硬度指數(shù)測定儀測定，該小麥相應(yīng)的SKCS硬度指數(shù)值為57。通過對西旱1號小麥硬度測定，當鋼針錐度選定為20°時，該方法測得的硬度數(shù)值約為SKCS硬度指數(shù)值的一半。圖3為其中5粒小麥硬度的測定曲線，表4為相應(yīng)的測定結(jié)果。(不同曲線為重復(fù)性試驗，以下同理)表4西旱1號小麥硬度測定結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例3:定豌1號豌豆硬度測定(方法和步驟同上)[OO72](1)谷物測定前的準備(試樣制作)取20粒水分含量為13.2%的定豌1號豌豆，逐個磨出兩個相互平行的面作為底座面和待測面，注意，待測面不要與豌豆兩瓣之間的接觸面垂直，以避免針尖扎到豌豆兩瓣的結(jié)合縫上，造成測量誤差。步驟(2)-(4)與實例2相同(5)硬度確定對20粒豌豆的測量結(jié)果取平均值后，得到豌豆的硬度值為29.50。圖3為其中5粒豌豆的測定曲線，表5為相應(yīng)的測定結(jié)果。表5定豌1號豌豆硬度測定結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例4:綠豆的硬度測定基本步驟、參數(shù)選取和試樣制作方法與實例3相同。對20粒綠豆的測量結(jié)果取平均值后，得到綠豆的硬度值為10.89。圖4為其中5粒綠豆的測定曲線，表6為相應(yīng)的測定結(jié)果。表6綠豆的硬度測定結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例5:扁豆的硬度測定(1)谷物測定前的準備(試樣制作)取20粒水分含量為13.11%的扁豆，逐個在扁平面上磨出底座面，待測面為另一個扁平面，可以不作打磨處理。步驟(2)_(5)與實例2相同對20粒扁豆的測量結(jié)果取平均值后，得到扁豆的硬度為24.80。圖6為其中5粒扁豆的測定曲線，表7為相應(yīng)的測定結(jié)果。表7扁豆的硬度測定結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施舉例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。權(quán)利要求一種谷物籽粒硬度測定方法，其特征是測定步驟為(1)谷物測定前的準備將待測谷物籽粒的一側(cè)磨平，形成底座面；谷物籽粒的另一側(cè)為待測面，直接測定谷物籽粒表面硬度或磨平，露出相應(yīng)的待測部位，形成待測面；底座面與待測面應(yīng)盡可能保持平行；(2)試驗機的選擇選用微機控制的電子萬能試驗機；(3)鋼針的選用與夾持將鋼針垂直夾持到試驗機活動橫梁端；(4)測定過程將制作好的待測谷物籽粒放在微機控制電子萬能試驗機平臺上，將鋼針對準待測面，進行壓入試驗；(5)硬度確定試驗完成后，微機自動給出彈性模量，該彈性模量定義為谷物籽粒的硬度值。2.如權(quán)利要求l所述的谷物籽粒硬度測定方法，其特征是步驟(1)所述的磨平步驟為用0號-4號砂紙或細紋銼刀磨平。3.如權(quán)利要求1所述的谷物籽粒硬度測定方法，其特征是步驟(2)所述的微機控制的電子萬能試驗機，試驗機最大量程在100-500N，以保證測量精度。4.如權(quán)利要求l所述的谷物籽粒硬度測定方法，其特征是步驟(3)所述的鋼針直徑為1.2-1.5mm，長度為70-100mm，針尖lmm長度內(nèi)錐度為20°-30°。5.如權(quán)利要求1所述的谷物籽粒硬度測定方法，其特征是步驟(4)所述的壓入試驗為將試樣標距輸入為100mm，將試樣直徑輸為10mm，鋼針壓入深度為0.3-lmm，加載速度為0.5mm/min。全文摘要本發(fā)明涉及一種通用的谷物籽粒硬度的測定方法。一種谷物籽粒硬度測定方法，其主要特點是測定步驟包括有為(1)谷物測定前的準備；(2)試驗機的選擇；(3)鋼針的選用與夾持；(4)測定過程；(5)硬度確定。本發(fā)明的優(yōu)點是該方法可以用統(tǒng)一的標準和方法測定同一谷物不同組分的硬度以及任何不同谷物籽粒的硬度，實現(xiàn)了不同測定對象之間硬度的可比性?？梢詫任镒蚜５耐獗砑皟?nèi)部不同部位的硬度進行測定，硬度分辨率高，應(yīng)用范圍廣，操作方便，檢測速度快，使用儀器為500N以內(nèi)的普通微機萬能材料試驗機和普通鋼針，無須另外專門的設(shè)備。文檔編號G01N3/40GK101713718SQ200910165438公開日2010年5月26日申請日期2009年7月28日優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日發(fā)明者馮全,吳勁鋒,張鋒偉,戴飛,王關(guān)平,趙春花,趙武云,郭維俊,韓正晟申請人:甘肅農(nóng)業(yè)大學