單一平面電容測量板及電容式檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及物料水分含量檢測領域，具體而言，本發明涉及一種用于檢測物料含水率的單一平面電容測量板及應用該單一平面電容測量板的電容式檢測裝置。
【背景技術】
[0002]物料比如糧食的水分含量是評價糧食品質的重要指標，因此，糧食水分檢測對糧食的收購、運輸、儲藏、加工貿易都具有十分重要的意義。水分過高，會促使糧食生命活動旺盛，容易引起糧食發熱、霉變、生蟲和其它生化變化，影響成品糧產量。而糧食水分過低，則減少了糧食重量，影響糧食品質，減少了糧食最終的總售價。
[0003]現有的糧食水分檢測方法主要有烘箱法、電阻法、電容法、近紅外法、微波法等。
[0004]谷物水分的檢測以烘箱法為標準，在國際上廣泛應用的是IS0712(4g粉碎樣品，烘箱干燥130°C，2h)，這種方法測量精確，但是檢測周期長，并且需要對谷物進行破碎，造成一定程度上的浪費。
[0005]電阻法是利用糧食水分含量的不同，其導電率不同的原理，通過檢測谷物電阻值的變化間接地反映其水分含量。但這種方法需要對被測糧食進行破碎，造成一定程度上的浪費。
[0006]電容法、近紅外法和微波法都屬于無損檢測手段，但是近紅外法易受被測物料的形狀、大小、密度的影響，并且不能測量物料內部的水分。微波法受被測物料的形狀、密度的影響，且價格較高，難以推廣其應用。而電容法是根據水分的介電常數遠遠大于糧食中其他成分的介電常數，水分含量的變化勢必引起電容量變化的原理，通過測量谷物電容值間接計算糧食的水分含量。相比起來，電容法測量的儀器具有結構簡單，價格低廉，操作方便等優點，應用相對較廣。
[0007]目前，國內外電容式水分檢測儀主要由內外兩個圓柱形黃銅(或者不銹鋼)同軸電極組成，通過檢測兩個電極間的電容、糧食溫度以及糧食重量來計算糧食的含水率。然而，該種電容檢測方式中，電容極板與被測物料直接接觸，如果物料含水率較高，會導致電容極板間的絕緣度下降，降低測量儀器在高水分下的測量精度。此外，需要操作人員經常對稱重傳感器進行人為歸零校準，操作較為繁瑣不便。
[0008]因此，業界急需一種可以在各種含水率的情景下測量糧食水分的糧食水分檢測裝置，以提尚檢測精度。
【發明內容】
[0009]本發明的首要目的旨在提供一種可以在各種使用環境對待測物料進行含水率檢測的單一平面電容測量板。
[0010]為了實現上述目的，本發明提供以下技術方案:
[0011]—種單一平面電容測量板，用于非接觸地偵測其測量電場區域內的待測物料的介電常數并輸出相應的電容信號，該測量板包括具有正反兩個端面的電路板，該電路板正面設有環狀的發射電極和環繞發射電極設置的接收電極，所述發射電極與接收電極之間形成間隙，并且在物料水分檢測過程中，兩個電極之間產生其電場線從發射電極出發后返回到接收電極的所述測量電場。
[0012]該電路板上還形成有環繞所述接收電極設置并且接地的等位環。
[0013]所述發射電極與接收電極之間的間隙內形成接地帶。
[0014]所述發射電極和接收電極被設置成兩個同心的橢圓環。
[0015]所述電路板由為成分為FR-4環氧樹脂的介質板經雙面覆銅制成，并且覆銅厚度為35μπι0
[0016]相比現有技術，本發明的單一平面電容測量板具有以下優點:由于本發明的測量板的兩個電極在物料含水率檢測過程中與待測物料保持非接觸，因而可以檢測各種水分含量的物料的含水率，具有結構簡單、檢測精度高及適用范圍廣的特點。
[0017]本發明的另一目的在于提供一種電容式檢測裝置，包括測量容器和與測量容器相組裝的測量板，所述測量板為上述的單一平面電容測量板，該測量板以其正面面對測量容器底板外側而與測量容器相固定。
[0018]本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0019]本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0020]圖1為本發明的測量板的正面示意圖；
[0021]圖2為圖1所示的測量板的反面示意圖；
[0022]圖3示出了本發明的一種電容式檢測裝置，其為圖1所示的測量板的一種應用。
【具體實施方式】
[0023]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
[0024]眾所周知的，一定條件下，物料比如糧食顆粒的介電常數可以被它的含水率(MOIS)唯一確定，并且介電常數和含水率的對應關系也是一一對應的，所以當其它條件沒有改變時，可以利用電容傳感器來測量出糧食的介電常數，再根據介電常數和含水率的對應關系計算出糧食的含水率。本發明就是根據該原理對糧食進行含水率測量。
[0025]圖1和圖2共同示出了本發明的單一平面電容測量板1(以下簡稱為“測量板”)，用于非接觸地偵測其測量電場區域內的物料比如糧食的介電常數并輸出相應的電容信號到外部設備(圖未示，下同)中，以便為外部設備處理、計算出糧食顆粒的含水率并予以顯示。該測量板I包括具有正反兩個端面111、112的電路板11及設于該電路板11正面111上的發射電極12和接收電極13。
[0026]所述電路板11由成分為FR-4環氧樹脂材料的介質板經雙面覆銅制成，并且該電路板ll每面上的覆銅厚度為35μm。
[0027]所述發射電極12呈環狀，所述接收電極13以一定距離環繞所述發射電極12設置，也即兩個電極12、13間具有間隙。兩個電極12、13的引線焊盤121、131設于電路板11的反面112上，該測量板I通過所述引線焊盤121、131并借助其屏蔽層接地的同軸電纜(圖未示)與外部設備電連接。所述電路板11反面112上除兩個電極12、13外的覆銅區域接地以構成等勢面(等地面)，進而屏蔽外部的電磁干擾。
[0028]在糧食的含水率檢測過程中，該測量板I在兩個電極12、13之間產生其電場線從發射電極12出發經空間而返回到接收電極13的測量電場。當兩個電極12、13之間的電容值隨著測量電場區域內的待測糧食顆粒的變化而變化時，向外部設備輸出相應的電容信號。
[0029]該測量板I進行糧食的水分測量過程中，由于兩個電極12、13與待測糧食顆粒保持非接觸，避免了高含水率的糧食顆粒對兩個電極間的絕緣度的影響，因而不僅能在高濕、高粉塵環境下工作，而且能方便地安裝在糧食干燥設備內部，精確、穩定地檢測其電場區域內糧食的介電常數，進而由與其連接的外部設備計算并顯示含水率。
[0030]優選地，所述發射電極12和接收電極13為兩個同心設置的橢圓環，以避免表面曲率大的地方(比如尖銳、細小物的頂端)由于等電位面密集、電場強度劇增而致使附近的空氣被電離而放電，進而影響檢測精度。
[0031]進一步的，所述測量板I還包括環繞所述接收電極13設置并且接地的等位環14，以防止測量電場的溢出。
[0032]進一步地，所述發射電極12與接收電極13之間的間隙內形成接地帶15，以減少兩電極12、13間的邊緣效應。
[0033]總而言之，為了保證含水率的檢測精度，防止測量電場外溢及兩電極12、13間的邊緣效應，電路板11上兩電極12、13之外的其他區域接地，以構建地等位環(等地電位)，進而排除地磁及其他外界干擾。
[0034]參見圖3，圖3示出了一種電容式檢測裝置，其為本發明的測量板的一種應用。該電容式檢測裝置包括用于裝載待測糧食顆粒的測量容器2和上述測量板I，所述測量板I以其正面111面對測量容器2底板的外側而與測量容器2相貼裝。
[0035]以上所述僅是本發明的部分實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種單一平面電容測量板，用于非接觸地偵測其測量電場區域內的待測物料的介電常數并輸出相應的電容信號，其特征在于，包括具有正反兩個端面的電路板，該電路板正面設有環狀的發射電極和環繞發射電極設置的接收電極，所述發射電極與接收電極之間形成間隙，并且在物料水分檢測過程中，兩個電極之間產生其電場線從發射電極出發后返回到接收電極的所述測量電場。2.根據權利要求1所述的單一平面電容測量板，其特征在于，該電路板上還形成有環繞所述接收電極設置并且接地的等位環。3.根據權利要求1所述的單一平面電容測量板，其特征在于，所述發射電極與接收電極之間的間隙內形成接地帶。4.根據權利要求1所述的單一平面電容測量板，其特征在于，所述發射電極和接收電極被設置成兩個同心的橢圓環。5.根據權利要求1所述的單一平面電容測量板，其特征在于，所述電路板由為成分為FR-4環氧樹脂的介質板經雙面覆銅制成，并且覆銅厚度為35μπι。6.—種電容式檢測裝置，包括測量容器和與測量容器相組裝的測量板，其特征在于，所述測量板為權利要求1至5任一項所述的單一平面電容測量板，該測量板以其正面面對測量容器底板外側而與測量容器相固定。
【專利摘要】本發明提供一種單一平面電容測量板，用于非接觸地偵測其測量電場區域內的待測物料的介電常數并輸出相應的電容信號，其包括具有正反兩個端面的電路板，該電路板正面設有環狀的發射電極和環繞發射電極設置的接收電極，所述發射電極與接收電極之間形成間隙，并且在物料水分檢測過程中，兩個電極之間產生其電場線從發射電極出發后返回到接收電極的所述測量電場。由于本發明的測量板的兩個電極在物料含水率檢測過程中與待測物料保持非接觸，因而可以檢測各種水分含量的物料的含水率，具有結構簡單、檢測精度高及適用范圍廣的特點。本發明還涉及一種應用該測量板的電容式檢測裝置。
【IPC分類】G01N27/22
【公開號】CN105548283
【申請號】CN201510901067
【發明人】林國明
【申請人】林國明
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月8日