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专利号: 2020101227535
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种在线式谷物水分监测系统,其特征在于,包括平板型电容传感器(1)和测距传感器a(5)和测距传感器b(6);平板型电容传感器(1)设置在中空平行四边形柱(10)内,且平板型电容传感器(1)的两个极板上下平行设置;所述平板型电容传感器(1)的外侧设置有极板绝缘层(2);

所述中空平行四边形柱(10)置于流道上,且与流道接触的中空平行四边形柱(10)面外侧上设置有力传感器(4);

所述平板型电容传感器(1)内部设置有温度传感器(3);所述温度传感器(3)用于检测流道内籽粒的温度;所述平板型电容传感器(1)用来检测籽粒的电容;所述力传感器(4)检测谷物的力;

所述测距传感器a(5)设置在中空平行四边形柱(10)出口端的正上方位置处,所述测距传感器b(6)设置在中空平行四边形柱(10)入口端的正上方位置处,且测距传感器a(5)探头和测距传感器b(6)探头的连线与流道底面平行;

所述测距传感器a(5)和测距传感器b(6)用来分别检测籽粒高度位置,即测距传感器a(5)竖直下方最上端的籽粒与测距传感器a(5)的距离H1,测距传感器b(6)竖直下方最上端的籽粒与测距传感器b(6)的距离H2。

2.根据权利要求1所述的在线式谷物水分监测系统,其特征在于,还包括信号处理电路(7)、数据处理系统(8)和人机交互界面(9);所述信号处理电路(7)接收平板型电容传感器(1)、力传感器(4)、测距传感器a(5)和测距传感器b(6)传递的信号,并把信号传送到数据处理系统(8),数据处理系统(8)将信号处理后,并把处理后的结果反映在人机交互界面(9)上。

3.一种在线式谷物水分监测方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一:在谷物密实度在线监测过程中,使用平板型电容传感器(1)检测谷物电容值、温度传感器(3)检测谷物温度值,力传感器(4)检测谷物的力,从而得到力传感器(4)在流道上的垂直分力,使用测距传感器a(5)和测距传感器b(6)检测监测区域前后两端谷物高度值;

步骤二:使用信号处理电路(7)对平板型电容传感器(1)、温度传感器(3)、力传感器(4)、测距传感器a(5)和测距传感器b(6)的输出信号进行处理并上传至数据处理系统(8);

步骤三:数据处理系统(8)使用力传感器检测值及测距传感器a(5)和测距传感器b(6)对谷物高度检测值计算谷物密实度;

其中,数据处理系统(8)根据谷物电容检测值计算当前谷物水分、谷物密实度,并结合谷物温度检测值对当前谷物水分进行密实度及温度补偿,将检测结果传送至人机交互界面(9)进行显示,实现当前时刻谷物水分的在线精确检测;谷物密实度计算公式如下所示:其中,M0‑平板型电容传感器,中空平行四边形柱的质量之和;ρ‑谷物密实度;M‑谷物质量;V‑平板型电容传感器,中空平行四边形柱及其内部和上表面谷物体积之和;V1‑平板型电容传感器和中空平行四边形柱本身体积之和,不含腔内空间体积;N‑力传感器检测值;g‑重力加速度;α‑流道角度;A‑中空平行四边形柱的边宽;B‑中空平行四边形柱的边长;H‑测距传感器与下方流道的距离;H1‑测距传感器a至竖直下方最上端籽粒的距离;H2‑测距传感器b至竖直下方最上端的籽粒的距离。

4.根据权利要求3所述的在线式谷物水分监测方法,其特征在于,在线谷物水分精确检测公式如下:

Moisture=f(c,t,ρ)

其中Moisture‑谷物含水率;c‑检测电容值;t‑检测温度值;ρ‑谷物密实度。