一種糧食孔隙度就倉測量裝置制造方法
【專利摘要】一種糧食孔隙度就倉測量裝置，屬于孔隙度測量裝置。該裝置由風(fēng)機(jī)、管道、熱線風(fēng)速儀、電磁閥、糧倉、壓力傳感器、溫度傳感器、信號線、檢測電路構(gòu)成。檢測電路由單片機(jī)、鍵盤、壓力檢測電路、溫度檢測電路、顯示屏、驅(qū)動器、蜂鳴器構(gòu)成。風(fēng)機(jī)與管道相連，向糧倉鼓風(fēng)。管道上裝有電磁閥，中點(diǎn)處有孔，熱線風(fēng)速儀由該孔插入。糧倉密封良好，倉頂上的小孔供信號線穿過。壓力、溫度傳感器均裝在倉內(nèi)，通過信號線與檢測電路相連。該裝置無需取樣，可直接測量糧食在倉儲狀態(tài)下的孔隙度，不破壞糧食的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，結(jié)果更準(zhǔn)確，自動化程度較高，操作便捷，結(jié)構(gòu)簡單，克服了現(xiàn)有裝置測量結(jié)果不符合實際倉儲條件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜和成本高的不足。
【專利說明】一種糧食孔隙度就倉測量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種糧食孔隙度就倉測量裝置，屬于孔隙度測量裝置

【背景技術(shù)】
[0002]孔隙度測量原理可大致分為間接法和直接法。間接法是指用掃描、圖像處理技術(shù)或電化學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)原理測量物料的孔隙度，具有精度高，不改變物料結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，但因其設(shè)備價格貴，運(yùn)行和維護(hù)條件高，在實際中應(yīng)用較少。直接法包括壓汞法、密度法、浮力法、比重瓶法。由于前三種方法需將待測物浸入液體，因此常用來測量差吸水性物料(如巖石)的孔隙度，不適用于吸水性較強(qiáng)物料(如糧食)的檢測，否則會改變物料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，不能達(dá)到無損檢測的目的。比重瓶法的原理是氣態(tài)方程，根據(jù)壓力、溫度的變化間接求出孔隙度，可用于吸水性物料孔隙度的測量。
[0003]在倉儲條件下，倉內(nèi)不同高度糧食的孔隙度是不等的。由于受上部糧食擠壓，下部糧粒之間接觸更加緊密，孔隙度變小。除此振動也能起到壓實作用，降低孔隙度。上述的孔隙度測量方法均需取樣，只能測少量樣品的孔隙度，忽略了大量糧食自重及振動的影響，跟實際倉儲狀態(tài)下糧食的孔隙度存在差異。因此研究能檢測大量糧食在倉儲狀態(tài)下孔隙度的就倉測量法對糧食的通風(fēng)、儲存更具實際意義。
[0004]由于人工測量工作量較大，將計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動控制技術(shù)與就倉測量法相結(jié)合，提高測量結(jié)果真實性及其自動化水平很有必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種測量迅速準(zhǔn)確、具有一定自動化水平的糧食孔隙度就倉測量裝置。該裝置無需取樣，可直接測量倉儲狀態(tài)下糧食的孔隙度，為制定高效節(jié)能的通風(fēng)方案提供依據(jù)。當(dāng)測量值超出給定的參考范圍時，系統(tǒng)會報警提示隙度異常，利于糧情監(jiān)測。
[0006]一種糧食孔隙度就倉測量裝置，其特征在于由風(fēng)機(jī)(I)、管道(2)、熱線風(fēng)速儀
(3)、電磁閥(4)、糧倉(5)、壓力傳感器(6)、溫度傳感器(7)、信號線(8)、檢測電路(9)構(gòu)成；所述的風(fēng)機(jī)⑴與管道⑵相連，向糧倉(5)鼓風(fēng)；所述的管道(2)上裝有電磁閥⑷，中點(diǎn)處有孔；所述的熱線風(fēng)速儀(3)由管道(2)上的孔豎直插入，其探頭與管道中心對齊；所述的糧倉(5)內(nèi)裝滿糧食，密封良好，倉頂上的小孔可供信號線穿過；所述的壓力傳感器
(6)、溫度傳感器(7)均裝在糧倉(5)內(nèi)，通過信號線(8)與檢測電路(9)相連；
[0007]所述的檢測電路(9)，其特征在于由單片機(jī)、鍵盤、壓力檢測電路、溫度檢測電路、顯示屏、驅(qū)動器和蜂鳴器構(gòu)成；所述的單片機(jī)存儲鍵盤、傳感器傳來的數(shù)據(jù)和壓力上升、下降所用時間，根據(jù)相應(yīng)公式計算孔隙度，并通過檢驗測量結(jié)果是否在給定的參考范圍內(nèi)來判斷孔隙度有無異常；所述的鍵盤用來向單片機(jī)輸入熱線風(fēng)速儀測得的氣體流量值、管道體積、糧食體積、糧食品種及相應(yīng)的孔隙度參考范圍；所述的壓力檢測電路和溫度檢測電路分別將壓力傳感器(6)和溫度傳感器(7)傳來的信號轉(zhuǎn)化成單片機(jī)可識別的數(shù)字信號；所述的顯示屏顯示糧食品種、壓力、溫度、孔隙度值及孔隙度是否正常；所述的蜂鳴器在孔隙度超出給定的參考范圍時，報警提示倉內(nèi)糧食孔隙度異常。
[0008]本發(fā)明的工作原理:
[0009]該裝置的原理是氣態(tài)方程，即PV = RTm/M(式中P為氣體壓力，V為氣體體積，R為氣體常量，T為溫度，m為氣體質(zhì)量，M為氣體摩爾質(zhì)量)。
[0010]風(fēng)機(jī)(I)和電磁閥(4)未開啟時，倉內(nèi)原有氣體質(zhì)量Hitl = P V，滿足氣態(tài)方程PtlV=RTciHicZM(式中P為空氣密度，V為倉內(nèi)裝滿糧食后的孔隙體積，T0為鼓風(fēng)前溫度)。當(dāng)風(fēng)機(jī)⑴和電磁閥⑷開啟時，糧倉(5)進(jìn)氣，壓力由Ptl上升到P1，最終趨于穩(wěn)定，凈進(jìn)氣量m = (Q1-Q2) P L (式中Q1為進(jìn)氣流量，q2為糧倉的漏氣速率，h為壓力由P。升至P1所用時間)。進(jìn)氣結(jié)束后(即壓力穩(wěn)定后)，糧倉(5)和管道(2)內(nèi)氣體滿足氣態(tài)方程P1V1=RT1 (m0+m) /M，其中V1 = V+V2 (式中V2為管道體積，T1為鼓風(fēng)后溫度)。同時關(guān)閉電磁閥
(4)和風(fēng)機(jī)(I)，倉內(nèi)壓力下降，根據(jù)氣態(tài)方程可以估算出糧倉(5)的漏氣速率Q2 = MT1V1/T1-PqVzX) / P t2R(t2為壓力由P1降為P。所用時間)。將兩狀態(tài)方程相除可以得出孔隙體積V，根據(jù)K = V/VT(VT為糧食體積)就能得到孔隙度K。
[0011]與現(xiàn)有裝置相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0012]就倉測量，考慮了糧食受到壓實、振動和糧倉漏氣的影響，測量結(jié)果更準(zhǔn)確；氣體不會改變糧食的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，可實現(xiàn)無損檢測；自動化程度較高；操作便捷；結(jié)構(gòu)簡單，成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中，1.風(fēng)機(jī)、2.管道、3.熱線風(fēng)速儀、4.電磁閥、5.糧倉、6.壓力傳感器、7.溫度傳感器、8.信號線、9.檢測電路。
[0015]圖2為本發(fā)明檢測電路結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0016]給糧倉(5)內(nèi)裝滿糧食，測量糧食體積Vt和管道體積V2。密封糧倉(5)，連接管路，安裝電磁閥(4)、壓力傳感器(6)、溫度傳感器(7)，將熱線風(fēng)速儀(3)豎直插入管道內(nèi)并開啟。確定系統(tǒng)連接可靠后，開啟檢測電路(9)并初始化，將VT、V2、糧食品種及相應(yīng)的孔隙度參考范圍通過鍵盤輸入單片機(jī)，給電磁閥(4)通電，使它處于開啟狀態(tài)。隨后開啟風(fēng)機(jī)(1)，給糧倉(5)鼓風(fēng)，倉內(nèi)壓力由大氣壓Ptl升至峰值P1，最終趨于穩(wěn)定，期間單片機(jī)記錄下傳感器測到的Pc^PpU1值及壓力由Ptl升至P1K用時間待熱線風(fēng)速儀(3)測得的平均流量Q1穩(wěn)定后，將其輸入單片機(jī)。當(dāng)壓力達(dá)到峰值P1并穩(wěn)定一段時間t后(系統(tǒng)設(shè)定)，同時關(guān)閉電磁閥(4)和風(fēng)機(jī)(1)，倉內(nèi)壓力下降，單片機(jī)記錄壓力由P1降為P。所用時間t2。待流量值歸零后，關(guān)閉熱線風(fēng)速儀(3)。整個過程中，單片機(jī)通過驅(qū)動器控制電磁閥(4)和蜂鳴器，存儲的參數(shù)有Po、P1^ T0, T1, Q1, q2、VT、V2、t2、糧食品種及相應(yīng)的孔隙度參考范圍，最后根據(jù)相應(yīng)公式計算糧食孔隙度K，并判斷測量值是否在給定的參考范圍內(nèi)，如超出參考范圍，蜂鳴器報警，提示倉內(nèi)糧食孔隙度異常。顯示屏顯示的內(nèi)容有PpP1'?^ΤρΚ、糧食品種及孔隙度是否正常。待顯示出孔隙度后，測量結(jié)束，關(guān)閉檢測電路(9)。
【權(quán)利要求】
1.一種糧食孔隙度就倉測量裝置，其特征是由風(fēng)機(jī)(11管道(2)、熱線風(fēng)速儀(3)、電磁閥⑷、糧倉(5)、壓力傳感器(6)、溫度傳感器⑵、信號線⑶、檢測電路(9)構(gòu)成；所述的風(fēng)機(jī)⑴與管道⑵相連，向糧倉⑶鼓風(fēng)；所述的管道⑵上裝有電磁閥⑷，中點(diǎn)處有孔；所述的熱線風(fēng)速儀(3)由管道(2)上的孔豎直插入，其探頭與管道中心對齊；所述的糧倉(5)內(nèi)裝滿糧食，密封良好，倉頂上的小孔可供信號線穿過；所述的壓力傳感器￠)、溫度傳感器(7)均裝在糧倉(5)內(nèi)，通過信號線(8)與檢測電路(9)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種糧食孔隙度就倉測量裝置，其特征是，所述的檢測電路(9)由單片機(jī)、鍵盤、壓力檢測電路、溫度檢測電路、顯示屏、驅(qū)動器和蜂鳴器構(gòu)成；所述的單片機(jī)存儲鍵盤、傳感器傳來的數(shù)據(jù)和壓力上升、下降所用時間，根據(jù)相應(yīng)公式計算孔隙度，并通過檢驗測量結(jié)果是否在給定的參考范圍內(nèi)來判斷孔隙度有無異常；所述的鍵盤用來向單片機(jī)輸入熱線風(fēng)速儀測得的氣體流量值、管道體積、糧食體積、糧食品種及相應(yīng)的孔隙度參考范圍；所述的壓力檢測電路和溫度檢測電路分別將壓力傳感器(6)和溫度傳感器(7)傳來的信號轉(zhuǎn)化成單片機(jī)可識別的數(shù)字信號；所述的顯示屏顯示糧食品種、壓力、溫度、孔隙度值及孔隙度是否正常；所述的蜂鳴器在孔隙度超出給定的參考范圍時，報警提示倉內(nèi)糧食孔隙度異常。
【文檔編號】G01N15/08GK204116184SQ201420399816
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】胡耀華, 郝倩, 平學(xué)文, 李運(yùn)志, 徐明珠, 張強(qiáng) 申請人:西北農(nóng)林科技大學(xué)