專利名稱:電子濕度計的制作方法
本發(fā)明涉及用于測量谷物含水量的電子濕度計，特別涉及一種能校正被測含水量誤差的電子濕度計，該誤差是由于每種谷物樣品重量不同于標(biāo)準(zhǔn)重量造成的。
在1983年10月4日頒布的美國專利NO4，408，128中公開了一種電子濕度計，該專利是授予富吉達(Fuzita)的。并已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，一個電子濕度計測量被測對象的電容量，這是通過將被測對象置于正負兩極之間來實現(xiàn)的，并根據(jù)事先確定好的含水量與電性能之間的關(guān)系指示含水量的值。
一種測量物體的樣品，例如，谷物置于量杯內(nèi)然后注入具有以兩個電極作為側(cè)壁的濕度計谷物容器內(nèi)。測量兩電極間的電容量的變化，并將其轉(zhuǎn)換為谷物的含水量。
這個電容量的變化取決于谷物樣品的重量和含水量。然而，裝入量杯的谷物重量對每種樣品是不確定的，即其與谷物的形狀和大小有關(guān)，而形狀和大小又隨谷物種類不同而不同，并與谷物的壓實程度，即與密度的大小有關(guān)。
若用于測量含水量并放在濕度計容器內(nèi)的抽樣谷物，取其重量恒定，則濕度計需要一個秤的配重而且要比測量放在一量杯里的恒定體積的谷物水份要化費更多的時間。
如果象美國專利NO3，794，911里所公開的那樣，所用的測量系統(tǒng)里的樣品容器，通過一個懸掛的彈簧，使其達到恒定重量值時去接通一個微型開關(guān)，那么有必要延遲開關(guān)的動作-以使谷物樣品的注入力，不致于通過谷物的慣性而使該開關(guān)動作，否則將導(dǎo)致所指示的含水量的值偏低。
因此，本發(fā)明的一個目的是為提供這樣一種電子濕度計根據(jù)置于濕度計一對電極間樣品的電容，測量樣品的含水量的比例，并能校正由于每種樣品重量不同于標(biāo)準(zhǔn)重量所引起的被測含水量比例的誤差。
根據(jù)本發(fā)明，可提供這樣一種電子濕度計能校正每種樣品的含水量測值，該測值根據(jù)放置于一個電場里的或者說在兩個電極之間的樣品的電容量。被校正的誤差是由于每種樣品不同于標(biāo)準(zhǔn)重量引起，并以比例于樣品重量的一個電信號形式出現(xiàn)，從而降低了每種樣品的密度。
本發(fā)明連同附圖詳述如下，就附圖而言圖1是樣品重量和電容之間的關(guān)系圖;
圖2是一個傳統(tǒng)濕度計的輸出圖;
圖3是本發(fā)明濕度計的電路方框圖;
圖4是本發(fā)明濕度計的輸出圖;
圖5是表示負載一電容變換器13的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個濕度計實施例的電路方框圖;和圖7a和7b是振蕩器14實例的詳細電路圖。
圖1表示谷物樣品的重量和一個電子濕度計兩極間電容的關(guān)系。由圖1可見谷物含水量最多的曲線21具有比其他兩曲線22和23較大的電容。在圖1中，零重量的電容C0取決于濕度計的電極結(jié)構(gòu)。當(dāng)重復(fù)抽取體積恒定的谷物，樣品的重量分布在如圖1中圍繞標(biāo)準(zhǔn)重量W5的整個重量范圍24內(nèi)。由圖可見曲線21至23在范圍24內(nèi)實際上均是直線。因為曲線21至23在低值范圍內(nèi)不是線性，所以標(biāo)準(zhǔn)重量W必須設(shè)定在高值。在本發(fā)明的濕度計內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)重量W選為200g。
圖2中，橫軸表示標(biāo)準(zhǔn)濕度，這是根據(jù)日本農(nóng)產(chǎn)品檢驗法的實施條例規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)測量來確定的，即谷物(小麥)置于一個大氣壓、150℃環(huán)境中經(jīng)5小時后測得的重量減少的比例，縱坐標(biāo)表示輸出，即從一個傳統(tǒng)濕度計輸出的含水量比例。曲線31是根據(jù)測得數(shù)據(jù)，借助最小二乘法確定的一假想曲線，而由小十字表示的測得數(shù)據(jù)對曲線31有很大的偏離。
圖3表示本發(fā)明的高頻電子濕度計的一個實施例。一種谷物樣品4以量杯為單位，注入濕度計的樣品容燒器，或放在由一絕緣底板1，(例如塑料板)一個內(nèi)部電極2和一個外部電極3圍成的空間內(nèi)。電極2和電極3通過導(dǎo)線5和6被連到測量電路11的一個電容上。
通過電容測量電路11，將電容轉(zhuǎn)換成與濕度對應(yīng)的一個電壓，然后再由A/D轉(zhuǎn)換器12轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，該數(shù)字信號加至一微型計算機16。樣品容器的總重量，即電極2，3，板1和絕緣盒9的總重量，通過一“負載-電容”變換器13變換為一個電容量，該電容通過導(dǎo)線7，8加至振蕩器14。
“負載-電容”變換器13的結(jié)構(gòu)如圖5所示。即，該變換器13包括固定部分53，彈簧54和55-懸掛在固定部分53，和一個上部電極51組成一個彈簧秤，彈簧54和55由于上部電極51和圖3所示樣品容器2，3，1，9的重力而被加載，因而上部電極51和下部電極52之間的距離變化與樣品容器內(nèi)的谷物重量成比例。換句話說，谷物的重量被變換成電極51和52之間的電容量。振蕩器14可由一已知的LC振蕩器或RC振蕩器組成。圖7a和圖7b是振蕩器14的詳細電路圖。
圖7a中的電容C4是由谷物重量變換而來的。該振蕩器是由電容C4、電容器C54個電阻和兩個PNP晶體管T1和T2組成，并且其振蕩頻率f與重量成比例。在此情況下，也可以用NPN晶體管代替PNP晶體管形成一個類似電路。
圖7b中的電容C7由重量轉(zhuǎn)換而來，該振蕩電路是由該電容C7、一個電感線圈L、一個電容C6和一個NPN晶體管T3組成，并且其振蕩頻率f與重量成比例。振蕩器14被連到一個f計數(shù)器15。這樣，由f計數(shù)器15產(chǎn)生的數(shù)字式重量信號施加于微型機16，圖1所示的測得的電容量Cj(j＝1，2，……)相對于標(biāo)準(zhǔn)重量W有電容偏離，通過計算機對這些偏離進行了校正。
微型計算機16由下列程序引導(dǎo)出的一個方程，計算含水量的比例(a)測量作為每種樣品重量，以確定標(biāo)本重量Ws。
(b)準(zhǔn)備好高、中、低含水量的樣品，并測量和圖2所示的電容量C1、C2、C3……。
(c)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法測量相同樣品的含水量比例M1、M2、M3……。
(d)由上述測量數(shù)據(jù)推導(dǎo)出電容C和含水量比例M之間的關(guān)系的一個回歸方程如下M＝f(c) ……(1)其中合適的f(c)是一個c的二次方或三次方，通常不需要四次或四次以上的方程。
(e)M=f( (ws)/(w) c)……(2)由此，可確定對已測重量C校正的含水量M值。
由于不同種類的谷物的電性能是不同的，即使他們有相同的含水量也是如此，故對濕度計添加了各類選擇開關(guān)，從而使其更有用。
本發(fā)明的濕度計具有如圖6(表示圖3的一部分)所示的谷物選擇開關(guān)19，微型機16通過采用一對應(yīng)于由開關(guān)19選定的谷物種類的電信號的一個系數(shù);計算由電容引起的含水量M。
用于圖2所示的測量中的同一小麥樣品通過圖3所示的濕度計測量而且測得含水量對誤差進行校正，該誤差是由于通過采用方程(2)相對于標(biāo)準(zhǔn)重量的重量變化引起的。
該結(jié)果示于圖4中，由圖可見，曲線41是由測得的數(shù)據(jù)并用和曲線31相同的方法制得的。
借助微型機16，將計算得到的含水量通過一譯碼器/驅(qū)動器17轉(zhuǎn)換為適用于顯示的數(shù)據(jù)格式，然后顯示在顯示單元18上。
權(quán)利要求
1.一個用于測量谷物含水量比例的電子濕度計特征在于該電子濕度計包括a)一個容器，具有第一和第二兩電極。并在兩電極間放置谷物；b)一個彈簧秤，其上放置上述容器，彈簧秤的彈簧向下伸長和向上縮短與所述谷物樣品和所述容器的重量成比例；c)一個置于相對于第三電極51的第四電極，所述彈簧一端懸掛到第三電極51，一端固定在固定部分從而形成所述第三和第四電極之間一個電容，和d)用于校正所述含水量比例的裝置，所述含水量比例對應(yīng)一個被測電容量，該電容是在所述的第一和第二電極間測得，校正是對由于重量的變化所造成的誤差，該誤差通過一個與所述谷物樣品重量相應(yīng)的電壓信號形式，在所述第三和第四電極之間測得的。
2.根據(jù)權(quán)項1的電子濕度計特征在于所述校正裝置包括一個LC振蕩器，其振蕩頻率與所述樣品重量相對應(yīng)，或者說，振蕩頻率由所述第三和第四電極間測得的電容和一個固定電感確定;一個頻率計數(shù)器用于對所述頻率信號進行計數(shù);將所述的第一和第二電極間測得的所述電容轉(zhuǎn)換為一個數(shù)字信號裝置，和一個校正運算器，接收來自所述頻率計數(shù)信號和所述數(shù)字信號，以計算一個已校正的所述樣品的含水量比例。
3.根據(jù)權(quán)項2的電子濕度計特征在于所述振蕩器有一用于接收所述電容信號的電感元件。
4.根據(jù)權(quán)項2的電子濕度計特征在于所述振蕩器具有用于接收所述電容信號的電阻元件。
專利摘要
一個用于確定谷物樣品含水量的濕度計，通過測量置于兩個電極間的樣品的電容量，產(chǎn)生一個已對(由于樣品的重量偏離標(biāo)準(zhǔn)重量引起的)誤差作了校正的含水量比例。樣品的重量是通過測量一個電容來確定的，該電容有兩個電極構(gòu)成，其中一個電極上安裝有彈簧秤，樣品的重量就加在該電極上。這個電容與一個恒定的電感組合，并因此而轉(zhuǎn)換為一個表示重量的振蕩頻率。對該振蕩信號計數(shù)和進行數(shù)字化處理，以便用于校正含水量的比例。
文檔編號G01N27/22GK85101488SQ85101488
公開日1987年1月17日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者結(jié)城英恭, 戶木久仁 申請人:株式會社凱特科學(xué)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan