單一平面電容測(cè)量板及電容式檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及物料水分含量檢測(cè)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)物料含水率的單一平面電容測(cè)量板及應(yīng)用該單一平面電容測(cè)量板的電容式檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]物料比如糧食的水分含量是評(píng)價(jià)糧食品質(zhì)的重要指標(biāo)，因此，糧食水分檢測(cè)對(duì)糧食的收購、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏、加工貿(mào)易都具有十分重要的意義。水分過高，會(huì)促使糧食生命活動(dòng)旺盛，容易引起糧食發(fā)熱、霉變、生蟲和其它生化變化，影響成品糧產(chǎn)量。而糧食水分過低，則減少了糧食重量，影響糧食品質(zhì)，減少了糧食最終的總售價(jià)。
[0003]現(xiàn)有的糧食水分檢測(cè)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(cè)以烘箱法為標(biāo)準(zhǔn)，在國際上廣泛應(yīng)用的是IS0712(4g粉碎樣品，烘箱干燥130°C，2h)，這種方法測(cè)量精確，但是檢測(cè)周期長(zhǎng)，并且需要對(duì)谷物進(jìn)行破碎，造成一定程度上的浪費(fèi)。
[0005]電阻法是利用糧食水分含量的不同，其導(dǎo)電率不同的原理，通過檢測(cè)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(duì)被測(cè)糧食進(jìn)行破碎，造成一定程度上的浪費(fèi)。
[0006]電容法、近紅外法和微波法都屬于無損檢測(cè)手段，但是近紅外法易受被測(cè)物料的形狀、大小、密度的影響，并且不能測(cè)量物料內(nèi)部的水分。微波法受被測(cè)物料的形狀、密度的影響，且價(jià)格較高，難以推廣其應(yīng)用。而電容法是根據(jù)水分的介電常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于糧食中其他成分的介電常數(shù)，水分含量的變化勢(shì)必引起電容量變化的原理，通過測(cè)量谷物電容值間接計(jì)算糧食的水分含量。相比起來，電容法測(cè)量的儀器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，操作方便等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用相對(duì)較廣。
[0007]目前，國內(nèi)外電容式水分檢測(cè)儀主要由內(nèi)外兩個(gè)圓柱形黃銅(或者不銹鋼)同軸電極組成，通過檢測(cè)兩個(gè)電極間的電容、糧食溫度以及糧食重量來計(jì)算糧食的含水率。然而，該種電容檢測(cè)方式中，電容極板與被測(cè)物料直接接觸，如果物料含水率較高，會(huì)導(dǎo)致電容極板間的絕緣度下降，降低測(cè)量?jī)x器在高水分下的測(cè)量精度。此外，需要操作人員經(jīng)常對(duì)稱重傳感器進(jìn)行人為歸零校準(zhǔn)，操作較為繁瑣不便。
[0008]因此，業(yè)界急需一種可以在各種含水率的情景下測(cè)量糧食水分的糧食水分檢測(cè)裝置，以提尚檢測(cè)精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的首要目的旨在提供一種可以在各種使用環(huán)境對(duì)待測(cè)物料進(jìn)行含水率檢測(cè)的單一平面電容測(cè)量板。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:
[0011]—種單一平面電容測(cè)量板，用于非接觸地偵測(cè)其測(cè)量電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的待測(cè)物料的介電常數(shù)并輸出相應(yīng)的電容信號(hào)，該測(cè)量板包括具有正反兩個(gè)端面的電路板，該電路板正面設(shè)有環(huán)狀的發(fā)射電極和環(huán)繞發(fā)射電極設(shè)置的接收電極，所述發(fā)射電極與接收電極之間形成間隙，并且在物料水分檢測(cè)過程中，兩個(gè)電極之間產(chǎn)生其電場(chǎng)線從發(fā)射電極出發(fā)后返回到接收電極的所述測(cè)量電場(chǎng)。
[0012]該電路板上還形成有環(huán)繞所述接收電極設(shè)置并且接地的等位環(huán)。
[0013]所述發(fā)射電極與接收電極之間的間隙內(nèi)形成接地帶。
[0014]所述發(fā)射電極和接收電極被設(shè)置成兩個(gè)同心的橢圓環(huán)。
[0015]所述電路板由為成分為FR-4環(huán)氧樹脂的介質(zhì)板經(jīng)雙面覆銅制成，并且覆銅厚度為35μπι0
[0016]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的單一平面電容測(cè)量板具有以下優(yōu)點(diǎn):由于本發(fā)明的測(cè)量板的兩個(gè)電極在物料含水率檢測(cè)過程中與待測(cè)物料保持非接觸，因而可以檢測(cè)各種水分含量的物料的含水率，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢測(cè)精度高及適用范圍廣的特點(diǎn)。
[0017]本發(fā)明的另一目的在于提供一種電容式檢測(cè)裝置，包括測(cè)量容器和與測(cè)量容器相組裝的測(cè)量板，所述測(cè)量板為上述的單一平面電容測(cè)量板，該測(cè)量板以其正面面對(duì)測(cè)量容器底板外側(cè)而與測(cè)量容器相固定。
[0018]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)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(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0019]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0020]圖1為本發(fā)明的測(cè)量板的正面示意圖；
[0021]圖2為圖1所示的測(cè)量板的反面示意圖；
[0022]圖3示出了本發(fā)明的一種電容式檢測(cè)裝置，其為圖1所示的測(cè)量板的一種應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)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(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)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(shù)可以被它的含水率(MOIS)唯一確定，并且介電常數(shù)和含水率的對(duì)應(yīng)關(guān)系也是一一對(duì)應(yīng)的，所以當(dāng)其它條件沒有改變時(shí)，可以利用電容傳感器來測(cè)量出糧食的介電常數(shù)，再根據(jù)介電常數(shù)和含水率的對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算出糧食的含水率。本發(fā)明就是根據(jù)該原理對(duì)糧食進(jìn)行含水率測(cè)量。
[0025]圖1和圖2共同示出了本發(fā)明的單一平面電容測(cè)量板1(以下簡(jiǎn)稱為“測(cè)量板”)，用于非接觸地偵測(cè)其測(cè)量電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的物料比如糧食的介電常數(shù)并輸出相應(yīng)的電容信號(hào)到外部設(shè)備(圖未示，下同)中，以便為外部設(shè)備處理、計(jì)算出糧食顆粒的含水率并予以顯示。該測(cè)量板I包括具有正反兩個(gè)端面111、112的電路板11及設(shè)于該電路板11正面111上的發(fā)射電極12和接收電極13。
[0026]所述電路板11由成分為FR-4環(huán)氧樹脂材料的介質(zhì)板經(jīng)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(fā)射電極12呈環(huán)狀，所述接收電極13以一定距離環(huán)繞所述發(fā)射電極12設(shè)置，也即兩個(gè)電極12、13間具有間隙。兩個(gè)電極12、13的引線焊盤121、131設(shè)于電路板11的反面112上，該測(cè)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(shè)備電連接。所述電路板11反面112上除兩個(gè)電極12、13外的覆銅區(qū)域接地以構(gòu)成等勢(shì)面(等地面)，進(jìn)而屏蔽外部的電磁干擾。
[0028]在糧食的含水率檢測(cè)過程中，該測(cè)量板I在兩個(gè)電極12、13之間產(chǎn)生其電場(chǎng)線從發(fā)射電極12出發(fā)經(jīng)空間而返回到接收電極13的測(cè)量電場(chǎng)。當(dāng)兩個(gè)電極12、13之間的電容值隨著測(cè)量電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的待測(cè)糧食顆粒的變化而變化時(shí)，向外部設(shè)備輸出相應(yīng)的電容信號(hào)。
[0029]該測(cè)量板I進(jìn)行糧食的水分測(cè)量過程中，由于兩個(gè)電極12、13與待測(cè)糧食顆粒保持非接觸，避免了高含水率的糧食顆粒對(duì)兩個(gè)電極間的絕緣度的影響，因而不僅能在高濕、高粉塵環(huán)境下工作，而且能方便地安裝在糧食干燥設(shè)備內(nèi)部，精確、穩(wěn)定地檢測(cè)其電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)糧食的介電常數(shù)，進(jìn)而由與其連接的外部設(shè)備計(jì)算并顯示含水率。
[0030]優(yōu)選地，所述發(fā)射電極12和接收電極13為兩個(gè)同心設(shè)置的橢圓環(huán)，以避免表面曲率大的地方(比如尖銳、細(xì)小物的頂端)由于等電位面密集、電場(chǎng)強(qiáng)度劇增而致使附近的空氣被電離而放電，進(jìn)而影響檢測(cè)精度。
[0031]進(jìn)一步的，所述測(cè)量板I還包括環(huán)繞所述接收電極13設(shè)置并且接地的等位環(huán)14，以防止測(cè)量電場(chǎng)的溢出。
[0032]進(jìn)一步地，所述發(fā)射電極12與接收電極13之間的間隙內(nèi)形成接地帶15，以減少兩電極12、13間的邊緣效應(yīng)。
[0033]總而言之，為了保證含水率的檢測(cè)精度，防止測(cè)量電場(chǎng)外溢及兩電極12、13間的邊緣效應(yīng)，電路板11上兩電極12、13之外的其他區(qū)域接地，以構(gòu)建地等位環(huán)(等地電位)，進(jìn)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(cè)裝置，其為本發(fā)明的測(cè)量板的一種應(yīng)用。該電容式檢測(cè)裝置包括用于裝載待測(cè)糧食顆粒的測(cè)量容器2和上述測(cè)量板I，所述測(cè)量板I以其正面111面對(duì)測(cè)量容器2底板的外側(cè)而與測(cè)量容器2相貼裝。
[0035]以上所述僅是本發(fā)明的部分實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單一平面電容測(cè)量板，用于非接觸地偵測(cè)其測(cè)量電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的待測(cè)物料的介電常數(shù)并輸出相應(yīng)的電容信號(hào)，其特征在于，包括具有正反兩個(gè)端面的電路板，該電路板正面設(shè)有環(huán)狀的發(fā)射電極和環(huán)繞發(fā)射電極設(shè)置的接收電極，所述發(fā)射電極與接收電極之間形成間隙，并且在物料水分檢測(cè)過程中，兩個(gè)電極之間產(chǎn)生其電場(chǎng)線從發(fā)射電極出發(fā)后返回到接收電極的所述測(cè)量電場(chǎng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單一平面電容測(cè)量板，其特征在于，該電路板上還形成有環(huán)繞所述接收電極設(shè)置并且接地的等位環(huán)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單一平面電容測(cè)量板，其特征在于，所述發(fā)射電極與接收電極之間的間隙內(nèi)形成接地帶。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單一平面電容測(cè)量板，其特征在于，所述發(fā)射電極和接收電極被設(shè)置成兩個(gè)同心的橢圓環(huán)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單一平面電容測(cè)量板，其特征在于，所述電路板由為成分為FR-4環(huán)氧樹脂的介質(zhì)板經(jīng)雙面覆銅制成，并且覆銅厚度為35μπι。6.—種電容式檢測(cè)裝置，包括測(cè)量容器和與測(cè)量容器相組裝的測(cè)量板，其特征在于，所述測(cè)量板為權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的單一平面電容測(cè)量板，該測(cè)量板以其正面面對(duì)測(cè)量容器底板外側(cè)而與測(cè)量容器相固定。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種單一平面電容測(cè)量板，用于非接觸地偵測(cè)其測(cè)量電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的待測(cè)物料的介電常數(shù)并輸出相應(yīng)的電容信號(hào)，其包括具有正反兩個(gè)端面的電路板，該電路板正面設(shè)有環(huán)狀的發(fā)射電極和環(huán)繞發(fā)射電極設(shè)置的接收電極，所述發(fā)射電極與接收電極之間形成間隙，并且在物料水分檢測(cè)過程中，兩個(gè)電極之間產(chǎn)生其電場(chǎng)線從發(fā)射電極出發(fā)后返回到接收電極的所述測(cè)量電場(chǎng)。由于本發(fā)明的測(cè)量板的兩個(gè)電極在物料含水率檢測(cè)過程中與待測(cè)物料保持非接觸，因而可以檢測(cè)各種水分含量的物料的含水率，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢測(cè)精度高及適用范圍廣的特點(diǎn)。本發(fā)明還涉及一種應(yīng)用該測(cè)量板的電容式檢測(cè)裝置。
【IPC分類】G01N27/22
【公開號(hào)】CN105548283
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510901067
【發(fā)明人】林國明
【申請(qǐng)人】林國明
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月8日