筒倉內糧食重量的測定方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及測量領域，具體涉及筒倉內糧食重量的測定方法
【背景技術】
[0002] 糧食儲藏是國家糧食宏觀調控的重要基礎信息，每年我國均需投入大量人力、物 力和資金開展清倉查庫工作。糧食儲藏重量檢查是糧食庫存檢查的一項重要內容，即通過 一定的手段獲取糧倉中所儲存糧食的重量，目前主要采用稱重法和體積密度法。稱重法工 作量大、效率低，在大規(guī)模的庫存檢查中很難廣泛使用。體積密度法是指通過測量計算糧堆 的體積和平均密度計算糧倉中糧食重量的檢查方法。現(xiàn)有的體積密度法使用糧食的表層密 度乘以修正系數(shù)來獲取糧堆的平均密度，修正系數(shù)是憑經(jīng)驗給出的，這個方法計算的糧倉 中糧食重量誤差大。
[0003] 糧食儲藏在筒倉中，糧堆的密度是非均勻的，是隨糧層的深度增加而增加的。目 前，糧食儲藏重量檢查時，主要是采用平均密度乘以體積的方法。平均密度因筒倉的大小而 變化，到目前為止，是憑經(jīng)驗估計的。測量糧堆的密度分布的新方法正在研宄之中，有研宄 者利用微波檢測糧堆的密度，這個方法是通過測量微波在糧堆中通過時糧堆的介電常數(shù)， 再由介電常數(shù)與密度的關系而獲取糧堆的密度，但這種方法不能測量筒倉深處的密度，因 為微波無法到達糧堆深處而不被干擾，目前只能測量兩米深處的糧堆密度。也有研宄者在 筒壁和底部安裝力傳感器，由倉壁和底部應力分布推出儲糧總重量，但這種方法存在兩個 問題，一是由倉壁和底部應力分布推出儲糧總重量，需要建立精準的數(shù)學模型，否則測算的 誤差大；二是成本大，難以推廣。到目前為止，筒倉中糧堆的密度分布和裝糧重量的理論和 實驗研宄成果還未見報導，也沒有有效的測量方法。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供筒倉內糧食重量的測定方法，該方法速度快，精度高，成本 低。
[0005] 本發(fā)明的目的采用如下技術方案實現(xiàn)。
[0006] 筒倉內糧食重量的測定方法，其特征在于將筒倉內糧食在深度方向上按照層高為 糧食粒徑的20-100倍進行分層；通過糧面到筒倉底部的深度H、糧層深度z、深度z處糧層 密度P、筒倉內空心腔的橫截面積S、重力加速度g和公式（1)得到筒倉內糧食的重量W :
【主權項】
1. 筒倉內糧食重量的測定方法，其特征在于將筒倉內糧食在深度方向上按照層高為糧 食粒徑的20-100倍進行分層；通過糧面到筒倉底部的深度H、糧層深度Z、深度Z處糧層密 度P、筒倉內空心腔的橫截面積S、重力加速度g和公式（1)得到筒倉內糧食的重量W :
其中，深度z處糧層密度P通過常數(shù)％、&1、&2、深度z處糧層受到的最大主壓應力p和 公式⑵獲得： P = a0+a1p+a2p2 公式（2); 其中所述最大主壓應力P通過糧層力學平衡方程得到。
2. 根據(jù)權利要求1所述筒倉內糧食重量的測定方法，其特征在于所述常數(shù)a ^apa2通 過如下方法得到：測定糧層在若干個大小不同的豎直壓應力P'作用下的密度P'，然后采 用 P ' = ao+ap' +a2p'2進行擬合，得到 a。、ajpi a 2。
3. 根據(jù)權利要求2所述筒倉內糧食重量的測定方法，其特征在于： 當所述糧食為小麥時，分別測定含水率為11.7%、13.33%、15.18%、16.55%和 18. 18%的小麥層在若干個大小不同的豎直壓應力p'作用下的密度P'，然后采用P' = %+&1ρ'+&2ρ'2進行擬合，得到對應于各含水率小麥的a ^a1和a 2;測定筒倉內小麥的平均含 水率 δ，比較 I δ -11. 7% I、I δ -13. 33% I、I δ -15. 18% I、I δ -16. 55% I、I δ -18. 18% 的大小，取最小值對應的含水率為參考含水率；筒倉內深度ζ處小麥層密度P通過對應 于參考含水率小麥的％、 ai、a2、深度ζ處糧層受到的最大主壓應力ρ和公式（2)獲得； 當所述糧食為稻谷時，分別測定含水率為11. 77 %、12. 95 %、14. 47%、15. 75%、 17.58%的稻谷層在若干個大小不同的豎直壓應力p'作用下的密度P'，然后采用P' = %+&1ρ'+&2ρ'2進行擬合，得到對應于各含水率稻谷的a ^a1和a 2;測定筒倉內稻谷的平均含 水率 δ，比較 I δ -11. 7% I、I δ -13. 33% I、I δ -15. 18% I、I δ -16. 55% I、δ -18. 18% 的大小，取最小值對應的含水率為參考含水率；筒倉內深度ζ處稻谷層密度P通過對應于 參考含水率稻谷的a(|、 ai、a2、深度ζ處糧層受到的最大主壓應力ρ和公式（2)獲得。
4. 根據(jù)權利要求2或3所述筒倉內糧食重量的測定方法，其特征在于所述筒倉為淺圓 倉時，所述最大主壓應力P為糧食堆豎直壓應力。
5. 根據(jù)權利要求4所述筒倉內糧食重量的測定方法，其特征在于所述糧層力學平衡方 dp //(I - sin 彡） ，、 程為+ + P l . = 〇，其中，ζ為糧層深度，P為深度ζ處糧層密度，g為重力加 Ctz /?(l + sm^) 速度，Pv為深度Z處糧層受到的糧食堆豎直壓應力，R為糧倉內空心腔橫截面的半徑，H為 糧面到筒倉底部的深度，μ為糧食與倉壁摩擦系數(shù)，Φ為糧食堆內摩擦角。
6. 根據(jù)權利要求2或3所述筒倉內糧食重量的測定方法，其特征在于所述筒倉是由上 部的筒體和下部的錐斗組成時，分別測定筒體內糧食重量W 1和錐斗內糧食重量W2。
7. 根據(jù)權利要求6所述筒倉內糧食重量的測定方法，其特征在于所述筒體內糧層受到 的最大主壓應力P為糧食堆豎直壓應力；所述錐斗內糧層受到的最大主壓應力P為錐斗壁 側壓應力。
8. 根據(jù)權利要求7所述筒倉內糧食重量的測定方法，其特征在于所述筒體內糧層的力 學平衡方程為
-/?，= 〇,其中Z為糧層深度，Z e (Oj1Lh1為糧面到筒 體底部的深度；P i為深度Z處糧層密度；g為重力加速度，p v為深度z處糧層受到的糧食堆 豎直壓應力，R為筒體內空心腔橫截面的半徑，μ為糧食與倉壁摩擦系數(shù)，Φ為糧食堆內摩 擦角。
9.根據(jù)權利要求8所述筒倉內糧食重量的測定方法，其特征在于所述錐斗內糧層的力 學平衡方程戈
，ζ為糧 層深度，ζ e Qi1, Iidh2] ; P 2為深度ζ處糧層密度，ρ。為深度ζ處糧層受到的錐斗壁側壓應 力，β為錐斗內側壁與水平面夾角，Ii1為糧面到筒體底部的深度，h2為錐斗高度，g為重力 加速度，Φ為糧食堆內摩擦角，r-深度z處糧層平面的半徑。
【專利摘要】本發(fā)明提供筒倉內糧食重量的測定方法，涉及測量領域。所述方法的具體步驟如下，將筒倉內糧食在深度方向上按照層高為糧食粒徑的20-100倍進行分層；通過糧面到筒倉底部的深度H、糧層深度z、深度z處糧層密度ρ、筒倉內空心腔的橫截面積S、重力加速度g和公式(1)得到筒倉內糧食的重量W：公式(1)；其中，深度z處糧層密度ρ通過常數(shù)a0、a1、a2、深度z處糧層受到的最大主壓應力p和公式(2)獲得：ρ＝a0+a1p+a2p2公式(2)；其中所述最大主壓應力p通過糧層力學平衡方程得到。本發(fā)明筒倉內糧食重量的測定方法，速度快，精度高，成本低，誤差小。
【IPC分類】G01G17-00, G01F17-00
【公開號】CN104634427
【申請?zhí)枴緾N201510028729
【發(fā)明人】程緒鐸, 嚴曉婕, 石翠霞
【申請人】南京財經(jīng)大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月20日