專利名稱：平倉式谷物干燥機谷物水分檢測方法
技術領域：
本發明涉及谷物干燥機，尤其涉及平倉式谷物干燥機谷物水分檢測方法。
背景技術：
現有的谷物干燥機，對于置于其內的谷物其水分檢測方法一般是采用兩平行置放的平板電極作為傳感器，利用谷物在勻強電場中的電特性與谷物水分的關聯性來測量谷物水分。這種水分檢測方法主要用于流床式和塔式谷物干燥機中，卻無法在平倉式谷物干燥機中使用。因為平倉式谷物干燥機是采用倉式逆流干燥方式進行谷物干燥的，谷物從干燥倉的上部喂入，在圓筒形糧倉的底部置有一掃倉攪龍，它一邊繞自身的攪龍軸自轉，一邊在自轉的帶動下繞軸線OO公轉。熱風從底部不斷向糧倉吹入，使得底部的谷物先干燥，并被掃倉攪龍將底部干燥的谷物由糧倉中心向周側推出，并通過掃倉攪龍的公轉向糧倉出口排出。而現有的平行平板電極需直立于底部之上，這勢必與掃倉攪龍產生運動干涉，從而使平倉式谷物干燥機無法工作。所以現有的平倉式谷物干燥機都不能對其內的谷物進行現場的動態的水分檢測，并根據谷物含水率的動態狀況來控制掃倉攪龍的轉速，從而控制干燥時間。而是在谷物出倉后再對其進行水分檢量，掃倉攪龍在干燥過程中也基本是恒定的。因此，對谷物的干燥控制程度也較差。
發明內容
本發明的目的在于利用平面電極來設計一種平倉式谷物干燥機谷物水分檢測方法，它由以下技術方案來實現
在所述干燥機中放置一定厚度的谷物層，其中在所述干燥機的底面或側面上放置兩平板電極，并使兩平板電極平面齊平所置放的底面或側面，兩平板電極平面的相對邊緣相互間隔開一定距離，一高頻信號(E)串接一標準電阻(RH)后施加在所述平板電極上，在所述谷物層內產生一非勻強電場，測量兩平板電極間谷物的電壓降(U1)和標準電阻(RH)的電壓降(U2)及上述兩電壓降的相位差(α)，通過與所述電壓降(U1、U2)和相位差(α)相關聯的電學公式得到谷物的阻抗Rm或容抗Cm，再由與谷物的阻抗Rm或容抗Cm相關聯的擬合函數得到谷物的含水率ω。
所述兩平板電極平面的相對邊緣相互間隔開16cm。
所述谷物厚度不大于50cm。
所述高頻信號(E)的頻率9000或5000Hz。
所述函數關系包括Rm=U1RHU2cos(180-α)]]>Cm=U2sin(180-α)2πfU1RH]]>其中f是電信號的頻率；所述擬合函數關系包括Rm＝a1ω3+b1ω2+c1ω+d1Cm＝a2ω3+b2ω2+c2ω+d2其中a1、b1、c1、d1、和a2、b2、c2、d2是與谷物種類有關聯的擬合參數。
本發明的有益效果是1)將平面電極平置于底部或側面，在谷物中產生一非勻強電場，利用谷物在非勻強電場的電特性與谷物水分的關聯性測量谷物的含水率，這種傳感裝置既不會和掃倉攪龍產生運動干涉，影響谷物干燥機工作，又利用了平面電極作為傳感器使其水分檢測機構具有結構簡單、制造安裝方便、制作成本低的特點；2)對平倉式干燥機內的谷物可進行動態的水分檢測，并可很容易地將動態檢測結果用于控制掃倉攪龍的轉速，使谷物的干燥程度得到控制，達到所需的干燥效果。
圖1是平板電極置于底面的本發明方法實施示意圖。
圖中，1是平倉式谷物干燥機，2是絕緣底板，3是平板電極，4是掃倉攪龍，5是谷物，6是糧倉出口。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本分明及其優點做進一步說明。
在平倉式谷物干燥機1的圓筒形倉內放置一定層厚的谷物，它的底面用一絕緣底板2制作，上面平置有兩塊平板電極3，其電極平面齊平于所置放的絕緣底板面，兩電極平面相對的邊緣相互間隔16cm，請參見圖1。兩平板電極3通過絕緣底板2也可置于圓筒形倉的側面，其電極平面齊平與圓筒形倉的側面，請參見圖2。平板電極3由導線從絕緣底板2的下面引出，串接一阻值為90MΩ標準電阻RH后與高頻信號E連接。由此，在谷物層內形成一非勻強磁場。根據谷物電學模型在對應兩平板電極3之間的谷物上產生阻抗Rm和容抗Cm及電壓降U1，并在標準電阻RH上產生電壓降U2，兩電壓降U1、U2的相位角為α。
根據電學知識Rm和Cm分別與U1、U2及α的函數關系為Rm=U1RHU2cos(180-α)---(1)]]>
Cm=U2sin(180-α)2πfU1RH---(2)]]>因而測得圖1電路中兩平板電極3間的電壓降U1和標準電阻上產生電壓降U2，及U1、U2的相位角為α，根據上述函數關系(1)或(2)可求得谷物的阻抗Rm或容抗Cm。
本案申請人通過實驗得到谷物阻抗Rm、容抗Cm與谷物含水率ω相關聯的大量數據從而得到以下擬合函數關系Rm＝a1ω3+b1ω2+c1ω+d1(3)Cm＝a2ω3+b2ω2+c2ω+d2(4)上述擬合函數(3)、(4)中的a1、b1、c1、d1、和a2、b2、c2、d2是與谷物種類相關聯的擬合參數。當所采用的高頻信號E為5000Hz時，其稻谷類具體表達為Rm＝0.126ω3-1.5576ω2+4.987ω+240.42 (5)Cm＝-0.0017ω3+0.0132ω2-0.0108ω+1.33 (6)麥類具體表達為Rm＝-0.19.4ω3+0.8537ω2+0.3723ω+241.4 (7)Cm＝-0.0123ω3+0.121ω2-0.3288ω+1.5951 (8)上述擬合函數(5、(6)、(7)、(8)的擬合系數r2依次為0.8838、0.9479、0.9234、0.9657其相關性較高。
當所采用的高頻信號E為9000Hz時，其稻谷類具體表達為Rm＝0.126ω3-1.5576ω2+4.987ω+240.42 (9)Cm＝-0.0017ω3+0.0132ω2-0.0108ω+1.33 (10)麥類具體表達為
Rm＝-0.19.4ω3+0.8537ω2+0.3723ω+241.4 (11)Cm＝-0.0123ω3+0.121ω2-0.3288ω+1.5951 (12)上述擬合函數(9、(10)、(11)、(12)的擬合系數r2依次為0.9080、0.9970、0.9225、0.9404其相關性高度更為顯著。所以只要測得兩平板電極3對應兩端處谷物的電壓降及U1、標準電阻的壓降U2及及U1、U2相位角α，由函數關系(1)或(2)得到谷物阻抗Rm或容抗Cm，再通過與Rm或Cm對應的一擬合函數就能得到該種谷物的含水率ω。
實施例1本實施例選用徐稻3號，將其放入平倉式谷物干燥機1的圓筒形倉內，層厚50cm，平板電極3置于底面的絕緣底板2上，高頻信號E的頻率f＝9000Hz，測得U1＝2.47V，U2＝0.93V，α＝169.34°。根據函數關系(1)、(2)得到徐稻3號的阻抗Rm＝243.230kΩ，容抗Gm＝1.34-11F，由擬合函數(9)或(10)得到含水率ω＝14.47％。
實施例2本實施例選用周麥15，將其放入平倉式谷物干燥機1的圓筒形倉內，層厚45cm，平板電極3置于底面的絕緣底板2上，高頻信E的頻率f＝5000Hz，測得U1＝2.52V，U2＝0.88V，α＝166.46°。根據函數關系(1)、(2)得到周麥15的阻抗Rm＝265.095kΩ，容抗Cm＝2.89-11F，由擬合函數(7)或(8)得到含水率ω＝10.36％。
實施例3本實施例選用周麥15，將其放入平倉式谷物干燥機1的圓筒形倉內，層厚40cm，平板電極3置于底面的絕緣底板2上，高頻信號E頻率f＝9000Hz，測得U1＝2.43V，U2＝0.92V，α＝169.47°。根據函數關系(1)、(2)得到周麥15的阻抗Rm＝241.789kΩ，容抗Cm＝1.36-11F，由擬合函數(11)或(12)得到含水率ω＝10.36％。
實施例4本實施例選用20912稻，將其放入平倉式谷物干燥機1的圓筒形倉內，層厚35cm，平板電極3置于底面的絕緣底板2上，高頻信號E的頻率f＝5000Hz，測得U1＝2.56V，U2＝0.90V，α＝166.40°。根據函數關系(1)、(2)得到20912稻的阻抗Rm＝264.208kΩ，容抗Cm＝2.90-11F，由擬合函數(5)或(6)得到含水率ω＝13.90％。
實施例5本實施例選用20912稻，將其放入平倉式谷物干燥機1的圓筒形倉內，層厚38cm，平板電極3置于底面的絕緣底板2上，高頻信號E的頻率f＝9000Hz，測得U1＝2.50V，U2＝0.94V，α＝169.30°。根據函數關系(1)、(2)得到20912稻的阻抗Rm＝244.024kΩ，容抗Cm＝1.33-11F，由擬合函數(9)或(10)得到含水率ω＝13.90％。
實施例6本實施例選用徐稻3號，將其放入平倉式谷物干燥機1的圓筒形倉內，層厚30cm，平板電極3置于底面的絕緣底板2上，高頻信號E的頻率f＝5000Hz，測得U1＝2.52V，U2＝0.89V，α＝166.46°。根據函數關系(1)、(2)得到徐稻3號的阻抗Rm＝262.117kΩ，容抗Cm＝2.92-11F，由擬合函數(5)或(6)得到含水率ω＝14.47％。
實施例7本實施例選用周麥15，將其放入平倉式谷物干燥機1的圓筒形倉內，層厚48cm，平板電極3置于側面的絕緣底板2上，高頻信號E的頻率f＝1000Hz，測得U1＝2.82V，U2＝0.65V，α＝151.71°。根據函數關系(1)、(2)得到周麥15的阻抗Rm＝443.424kΩ，容抗Cm＝1.93-10F，由擬合函數(7)或(8)得到含水率ω＝10.36％。
實施例8本實施例選用周麥15，將其放入平倉式谷物干燥機1的圓筒形倉內，層厚45cm，平板電極3置于側面的絕緣底板2上，高頻信號E的頻率f＝5000Hz，測得U1＝2.52V，U2＝0.88V，α＝166.46°。根據函數關系(1)、(2)得到周麥15的阻抗Rm＝265.095kΩ，容抗Cm＝2.89-11F，由擬合函數(11)或(12)得到含水率ω＝10.36％。
實施例9本實施例選用周麥15，將其放入平倉式谷物干燥機1的圓筒形倉內，層厚35cm，平板電極3置于側面的絕緣底板2上，高頻信號E的頻率f＝9000Hz，測得U1＝2.43V，U2＝0.92V，α＝169.47°。根據函數關系(1)、(2)得到周麥15的阻抗Rm＝241.789kΩ，容抗Cm＝1.36-11F，由擬合函數(15)或(16)得到含水率ω＝10.36％。
上述實施例中的阻抗Rm和容抗Cm是在線的動態數據，根據現有的計算機技術可以很容易將它們輸入計算機，并將上述的函數和擬合函數編成相應的程序，由此得到谷物在每一阻抗Rm或容抗Cm狀態下的含水率ω。并根據含水率ω的大小來控制掃倉攪龍4的自轉轉速，從而控制谷物的干燥程度，使糧倉中的谷物干燥均衡，達到所需的干燥要求。
權利要求
1.平倉式谷物干燥機谷物水分檢測方法，在所述干燥機中放置一定厚度的谷物層，其特征在于在所述干燥機的底面或側面上放置兩平板電極，并使兩平板電極平面齊平所置放的底面或側面，兩平板電極平面的相對邊緣相互間隔開一定距離，一高頻信號(E)串接一標準電阻(RH)后施加在所述平板電極上，在所述谷物層內產生一非勻強電場，測量兩平板電極間谷物的電壓降(U1)和標準電阻(RH)的電壓降(U2)及上述兩電壓降的相位差(α)，通過與所述電壓降(U1、U2)和相位差(α)相關聯的電學公式得到谷物的阻抗(Rm)或容抗(Cm)，再由與所述谷物的阻抗(Rm)或容抗(Cm)相關聯的擬合函數得到谷物的含水率ω。
2.根據權利要求1所述的平倉式谷物干燥機谷物水分檢測方法，其特征在于所述兩平板電極平面的相對邊緣相互間隔開16cm。
3.根據權利要求1所述的平倉式谷物干燥機谷物水分檢測方法，其特征在于所述谷物厚度不大于50cm。
4.根據權利要求1所述的平倉式谷物干燥機谷物水分檢測方法，其特征在于所述高頻信號(E)的頻率1000～9000Hz。
5.根據權利要求1所述的平倉式谷物干燥機谷物水分檢測方法，其特征在于所述電學公式包括Rm=U1RHU2cos(180-α)]]>Cm=U2sin(180-α)2πfU1RH]]>其中f是電信號的頻率；所述擬合函數關系包括Rm＝a1ω3+b1ω2+c1ω+d1；Cm＝a2ω3+b2ω2+c2ω+d2；其中a1、b1、c1、d1、和a2、b2、c2、d2是與谷物種類有關聯的擬合參數。
全文摘要
本發明涉及平倉式谷物干燥機谷物水分檢測方法。技術方案為在所述干燥機的底面或側面上放置兩平板電極，并使兩平板電極平面齊平所置放的底面或側面，兩平板電極平面的相對邊緣相互間隔開一定距離，一高頻信號E串接一標準電阻R
文檔編號G06F19/00GK1865960SQ200610040270
公開日2006年11月22日 申請日期2006年5月12日 優先權日2006年5月12日
發明者董怡為, 丁為民 申請人:南京農業大學