技术领域
[0001] 本
发明涉及一种粮食含水量测量装置及粮食含水量测量方法。
背景技术
[0002] 粮食的水分含量是评价粮食
质量的重要指标之一。粮食水分含量检测对粮食的征收、加工、运输和储藏都具有重要意义。目前在粮食收购时，仍然存在检测人员用目测、手摸等经验判断粮食水分含量的情况，测定结果不够可靠，无法对收购的粮食的质量做出准确的判断。一般传统的粮食水分含量检测会采用烘干法。烘干法的测量周期较长，且
采样密度有限，导致测量结果代表性差。所以能够精确地测量粮食水分含量的检测方法是十分必要的。
发明内容
[0003] 为解决
现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够快速测量粮食的含水量的粮食含水量测量装置及粮食含水量测量方法。为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
[0004] 一种粮食含水量测量装置，包括：主机和两个活动装置；主机包括：主壳体、卷轮、柔性卷尺、
电机和用于显示测量结果的显示屏；卷轮转动连接至主壳体；柔性卷尺的一端缠绕至卷轮；柔性卷尺的另一端安装有挂钩；柔性卷尺上设有刻度线；电机能驱动卷轮转动以使柔性卷尺向卷轮上缠绕；主壳体形成有供挂钩钩入的挂环；显示屏安装至主壳体；主壳体上设有控制按钮、正转按钮和反转按钮；正转按钮用于启动电机并使电机正转带动卷轮顺
时针转动以使柔性卷尺向卷轮上缠绕从而缩短柔性卷尺的自由端的长度；反转按钮用于启动电机并使电机反转带动卷轮逆时针转动以释放被卷轮缠绕的柔性卷尺增加柔性卷尺的自由端的长度；活动装置包括：装置壳体、UWB
传感器和
伺服电机；伺服电机固定至装置壳体；UWB传感器固定至伺服电机的电机轴；控制按钮用于启动UWB传感器进行检测；装置壳体形成有供柔性卷尺穿过的贯穿孔；装置壳体沿柔性卷尺移动；主机还包括控制电机、伺服电机和UWB传感器的主控板。
[0005] 进一步地，主机还包括：
电池；电池设置于主壳体内；电池为电机供电。
[0006] 进一步地，主壳体形成有电池腔；电池可拆卸地设置于电池腔内。
[0007] 进一步地，主控板位于主壳体内。
[0008] 进一步地，粮食含水量测量装置还包括：为UWB传感器供电的第一螺旋
电缆线组和第二螺旋电缆线组；第一螺旋电缆线组连接主机和两个活动装置中的一个；第二螺旋电缆线组连接两个活动装置。
[0009] 进一步地，活动装置包括传感器安装
电路板；UWB传感器安装至传感器安装
电路板。
[0010] 进一步地，第一螺旋电缆线组的一端固定至主控板；第一螺旋电缆线组的另一端固定至传感器安装电路板；第二螺旋电缆线组的两端分别固定至两个活动装置的传感器安装电路板。
[0011] 进一步地，电机的电机轴固定至卷轮以带动卷轮转动。
[0012] 进一步地，主机还包括两个
轴承；两个轴承分别位于卷轮的两侧；主壳体形成有轴承座；轴承安装至轴承座；电机的电机轴穿过轴承。
[0013] 一种粮食含水量测量方法，测量步骤如下：
[0014] 采用以上所述的粮食含水量测量装置；
[0015] 按压反转按钮控制电机反转从而增加柔性卷尺的自由端的长度；
[0016] 将柔性卷尺环绕粮食输送管道后并将挂钩钩入挂环；
[0017] 按压正转按钮控制电机正转从而缩短柔性卷尺的自由端的长度使粮食含水量测量装置的柔性卷尺
捆绑到粮食输送管道的外周上；
[0018] 根据柔性卷尺上的刻度调节两个活动装置的
位置从而使两个活动装置的传感器关于粮食输送管道相对设置；
[0019] 按压控制按钮启动UWB传感器进行检测；
[0020] 从显示屏上读取粮食含水量的测量结果。
[0021] 本发明的有益之处在于粮食含水量测量装置和粮食含水量测量方法采用UWB传感器对粮食含水量进行测量，测量速度快，测量精确度高。
[0022] 粮食含水量测量装置的柔性卷尺自由端的长度可调节，适用于多种不同型号的粮食输送管道。
[0023] 采用的柔性卷尺可收卷，UWB传感器套接于柔性
钢尺，结构简单，体积较小，方便安装及携带。
附图说明
[0024] 图1是本发明粮食含水量测量装置的示意图；
[0025] 图2是图1中粮食含水量测量装置的主机内结构的示意图；
[0026] 图3是图1中粮食含水量测量装置的活动装置内结构的示意图；
[0027] 图4是图1中粮食含水量测量装置对粮食输送管道内粮食含水量进行测量时的示意图；
[0028] 图5是图1中粮食含水量测量装置对粮食传送带上的粮食含水量进行测量时的示意图。
[0029] 粮食含水量测量装置100，主机101，活动装置102，主壳体103，卷轮104，柔性卷尺105，电机106，显示屏107，挂钩108，挂环109，控制按钮110，正转按钮111，反转按钮112，装置壳体113，UWB传感器114，贯穿孔115，电池116，电池腔117，主控板118，第一螺旋电缆线组
119，第二螺旋电缆线组120，传感器安装电路板121，轴承122，轴承座123，粮食输送管道
200，伺服电机124，第一电缆线127，第二电缆线128，套壳129，粮食传送带200a，左
挡板201a，右挡板202a，传送带203a。
具体实施方式
[0030] 以下结合附图和具体
实施例对本发明作具体的介绍。
[0031] 如图1至图4所示，一种粮食含水量测量装置100，包括：主机101和两个活动装置102；主机101包括：主壳体103、卷轮104、柔性卷尺、电机106和用于显示测量结果的显示屏
107。显示屏107用于显示测量结果。
[0032] 作为一种具体的实施方式，卷轮104转动连接至主壳体103；柔性卷尺的一端缠绕至卷轮104；柔性卷尺的另一端安装有挂钩108；柔性卷尺上设有刻度线；电机106能驱动卷轮104转动以使柔性卷尺向卷轮104上缠绕；主壳体103形成有供挂钩108钩入的挂环109；显示屏107安装至主壳体103；主壳体103上设有控制按钮110、正转按钮111和反转按钮112。
[0033] 具体而言，正转按钮111用于启动电机106并使电机106正转带动卷轮104顺时针转动以使柔性卷尺向卷轮104上缠绕从而缩短柔性卷尺的自由端的长度；反转按钮112用于启动电机106并使电机106反转带动卷轮104逆时针转动以释放被卷轮104缠绕的柔性卷尺增加柔性卷尺的自由端的长度；活动装置102包括：装置壳体113、UWB传感器114和伺服电机124；伺服电机124固定至装置壳体113；UWB传感器114固定至伺服电机124的电机106轴；控制按钮110用于启动UWB传感器114进行检测；装置壳体113形成有供柔性卷尺穿过的贯穿孔
115；装置壳体113沿柔性卷尺移动。
[0034] 作为一种优选的实施方式，主机101还包括控制电机106、伺服电机124和UWB传感器114的主控板118。
[0035] 具体而言，UWB传感器114通过套壳129套接于伺服电机124的电机轴。
[0036] 作为一种优选的实施方式，主机101还包括：电池116；电池116设置于主壳体103内；电池116为电机106供电。
[0037] 作为一种优选的实施方式，主壳体103形成有电池腔117；电池116可拆卸地设置于电池腔117内。
[0038] 作为一种优选的实施方式，主控板118位于主壳体103内。
[0039] 作为一种优选的实施方式，粮食含水量测量装置100还包括：第一螺旋电缆线组119和第二螺旋电缆线组120；第一螺旋电缆线组119连接主机101和两个活动装置102中的一个；第二螺旋电缆线组120连接两个活动装置102。
[0040] 具体而言，第一螺旋电缆线组119和第二螺旋电缆线组120为UWB传感器114和伺服电机124供电。
[0041] 作为一种优选的实施方式，活动装置102包括传感器安装电路板121；UWB传感器114安装至传感器安装电路板121。
[0042] 作为一种具体的实施方式，第一螺旋电缆线组119包括第一电缆线127和第二电缆线128；第一电缆线127的一端连接至主控板118；第一电缆线127的另一端连接至传感器安装电路板121；第二电缆线128的一端连接至主控板118；第二电缆线128的另一端连接至伺服电机124；第二螺旋电缆线组120包括第三电缆线和第四电缆线；第三电缆线的两端分别连接至两个活动装置102的传感器安装电路板121；第四电缆线的两端分别连接至两个活动装置102的伺服电机124。
[0043] 作为一种具体的实施方式，第一螺旋电缆线组119的一端固定至主控板118；第一螺旋电缆线组119的另一端固定至传感器安装电路板121；第二螺旋电缆线组120的两端分别固定至两个活动装置102的传感器安装电路板121。
[0044] 作为一种优选的实施方式，电机106的电机106轴固定至卷轮104以带动卷轮104转动。
[0045] 作为一种优选的实施方式，主机101还包括两个轴承122；两个轴承122分别位于卷轮104的两侧；主壳体103形成有轴承座123；轴承122安装至轴承座123；电机106的电机106轴穿过轴承122。
[0046] 一种粮食含水量测量方法，测量步骤如下：
[0047] 采用以上所述的粮食含水量测量装置100；
[0048] 按压反转按钮112控制
驱动电机106反转从而增加柔性卷尺的自由端的长度；
[0049] 将柔性卷尺环绕粮食输送管道200后并将挂钩108钩入挂环109；
[0050] 按压正转按钮111控制驱动电机106正转从而缩短柔性卷尺的自由端的长度使粮食含水量测量装置100的柔性卷尺捆绑到粮食输送管道200的外周上；
[0051] 根据柔性卷尺上的刻度调节两个活动装置102的位置从而使两个活动装置102的传感器关于粮食输送管道200相对设置；
[0052] 按压控制按钮110启动UWB传感器114进行检测；
[0053] 从显示屏107上读取粮食含水量的测量结果。
[0054] 工作原理：当需要对粮食输送管道200内的粮食进行含水量测量时，按压反转按钮112控制电机106反转以驱动卷轮104反转从而增加柔性卷尺105的自由端的长度，拉住挂钩
108将柔性卷尺105环绕粮食输送管道200后并将挂钩108钩入挂环109。然后按压正转按钮
111控制电机106正转以驱动卷轮104正转从而缩短柔性卷尺105的自由端的长度，使粮食含水量测量装置100的柔性卷尺105捆绑到粮食输送管道200的外周上。根据柔性卷尺105上的刻度调节两个活动装置102的位置从而使两个活动装置102的传感器关于粮食输送管道200相对设置。按压控制按钮110启动UWB传感器114进行检测。
[0055] 此时主控板118判断两个UWB传感器114之间接收的
信号的强度。当主控板118判断两个UWB传感器114之间接收的信号强时，主控板118控制两个UWB传感器114进行检测；当主控板118判断两个UWB传感器114之间接收的信号弱时，主控板118控制两个伺服电机124同时顺时针转动或同时逆时针转动以调节两个UWB传感器114的
角度，直到两个UWB传感器114的角度调整至两个UWB传感器114相互间接收到信号较强时，控制板控制两个伺服停止转动，两个UWB传感器114继续进行检测。
[0056] UWB传感器114将检测的数据上传至显示屏107上供工作人员读取。
[0057] 图5为粮食含水量测量装置100检测粮食传送带200a上的粮食的含水量的示意图，图5中粮食传送带200a设有左挡板201a、右挡板202a和用于传送粮食的传送带203a。左挡板201a和右挡板202a分别位于传送带203a的两侧，以防止传送带203a上的粮食在传送过程中发生掉落。
[0058] 按压反转按钮控制电机反转以驱动卷轮反转从而增加柔性卷尺105的自由端的长度，拉住挂钩将柔性卷尺105环绕粮食传送带200a后并将挂钩钩入挂环。然后按压正转按钮控制电机正转以驱动卷轮正转从而缩短柔性卷尺105的自由端的长度，使粮食含水量测量装置100的柔性卷尺105捆绑到粮食传送带200a的外周上。根据柔性卷尺105上的刻度调节两个活动装置的位置从而使两个活动装置的传感器关于粮食传送带200a相对设置。按压控制按钮启动UWB传感器进行检测。
[0059] UWB传感器一般被用来检测距离。进一步，可以通过多个空间距离实现空间
定位。UWB传感器的
基础工作原理是采用飞行时间测距法。飞行时间测距法主要利用信号在两个异步收发机之间飞行时间来测量
节点间的距离。双向飞行时间法每个模
块从启动开始即会生成一条独立的时间戳。模块A的发射机在其时间戳上的Ta1发射
请求性质的脉冲信号，模块B在Tb2时刻发射一个响应性质的信号，被模块A在自己的时间戳Ta2时刻接收。由此可以计算出脉冲信号在两个模块之间的飞行时间，从而确定飞行距离S。
[0060] 距离：S＝C[(Ta2-Ta1)-(Tb2-Tb1)](C为光速)。
[0061] 本
申请利用
电磁波在不同介质中传播速度不同的原理，将传统的UWB传感器作为一种新的使用方式，放置到待测物体的两侧，介质直接影响了UWB传感器的检测数据，或者说UWB传感器检测的数据由电磁波所经过的介质所影响。UWB传感器释放的电磁波穿过了空气和粮食，粮食体内含有一定的水分。空气和粮食体内的水分在UWB传感器的电磁波运动路径上的占比直接影响了UWB传感器的测量数据。电磁波在粮食体内的水分中的传播速度远大于空气中的传播速度。其中粮食的含水量与UWB传感器检测的数据成线性关系。
[0062]介质名称
介电常数 介质名称 介电常数
空气 1 干燥
煤粉 2.2
聚苯乙烯颗粒 1.05～1.5
石膏 1,8～2.5
洗衣粉 1.1～1.3 食用油 2～4
液态煤气 1.2～1.7 粮食 2.5～4.5
塑料粒 1.5～2 干燥沙 3～4
玻璃片 1.2～2.2
沥青 4～5
奶粉 1.8～2.2
水泥 4～6
汽油 1.9 甲醚 5
环
乙醇 2 异氰酸酯 7.5
柴油 2.1 水 81
[0063] 常见物质介电常数表
[0064] 由常见物质介电常数表可知水的介电常数远大于常见物质中其他物质的介电常数。其他物质的介电常数对电磁波的传播速度的影响和水的介电常数对电磁波的传播速度的影响相比可以忽略不计。
[0065] 粮食含水量数据设为Y，UWB传感器114的测量数据设为X，则含水量Y和UWB传感器114测量的数据X存在线性关系，线性关系可用公式Y＝aX+b表达。可以通过UWB传感器114测量的数据X的大小获得粮食的含水量Y。
[0066] 检测结束时，先按压反转按钮112控制电机106反转从而增加柔性卷尺105的自由端的长度，直到能够将挂钩108从挂环109上取下来。再按压正转按钮111控制电机106正转从而缩短柔性卷尺105的自由端的长度，使得柔性卷尺105重新缠绕到卷轮104上。
[0067] 由于柔性卷尺105的自由端长度可以控制，能够环绕多种不同直径的粮食输送管道200。所以粮食含水量测量装置100可以测量不同大小的粮食输送管道200。
[0068] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
