[发明专利]基于高频电磁波的玉米果穗含水率测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及含水率测量技术领域，更具体地，涉及基于高频电磁波的玉米果穗含水率测量装置。

背景技术

玉米是中国第二大粮食作物，在粮食生产中占有重要地位。玉米果穗含水率测量是玉米作物遗传育种过程中的一个重要环节，对选育脱水速率快、成熟后含水率低的玉米品种具有重要意义。玉米果穗形态各异，含水率相对复杂，目前国内玉米水分测量方法绝大多数是针对玉米籽粒，鲜有对玉米果穗的研究。现有的玉米水分测量技术不能实现无损测量，且存在测量精度低，速度慢，易受外界环境因素影响，仪器设备昂贵等诸多问题。

针对上述的技术问题，玉米水分测量技术经过漫长的研究，形成了多种测量方法，其主要有干燥法、电阻法、电容法、射线法、中子法等。其中，利用玉米的介电特性来测量玉米含水率是一种快速、高效、简单、可靠的方法。如电阻式水分仪是利用物体的直流电阻或电导随其含水率不同而变化的原理设计的，根据电阻值的变化来检测物体含水率。如在公开号为CN104713910A的中国专利发明公开了一种电阻式谷物水分检测系统，该系统响应快，精度高，可以实时连续测量谷物水分；但需要把谷物磨碎，才可获得其内部水分。这种测量方法，虽然测量速度快，且准确性较高，但是需要将谷物破碎。公开号为CN103940858A的中国专利发明公开了一种电容式谷物水分在线检测方法及装置，该装置在谷物静止状态下采集此时谷物的温度和电容值，并根据预先标定的回归公式计算出被测谷物的含水率，该装置成本低，方便维护，易于实现连续快速测量；但测量影响因素较多，精度不高。

发明内容

本发明提供一种在不破坏玉米果穗的情况下，可实现玉米果穗水分高精度、实时测量的基于高频电磁波的玉米果穗含水率测量装置及其方法，以解决现有玉米水分测量技术不能实现无损测量，且存在测量精度低，速度慢，易受外界环境因素影响，仪器设备昂贵等问题。

根据本发明的一个方面，提供一种基于高频电磁波的玉米果穗含水率测量装置，其包括用于产生高频电磁波的信号发生模块、与该信号发生模块的输出端连接的检测模块、用于检测所述检测模块的输出信号峰值的数据采集模块、和数据处理模块，所述的检测模块通过所述的数据采集模块与所述的数据处理模块电性相连，所述的检测模块包括发射线圈和接收线圈，所述的发射线圈和所述的接收线圈分别相对设置在待检玉米果穗两侧。

在上述方案基础上优选，所述的检测模块包括一空心绝缘的塑料管，所述的塑料管上设有一用于容置待检玉米果穗的孔洞，所述的发射线圈和接收线圈分别设置所述孔洞的两侧。

在上述方案基础上优选，所述的发射线圈和接收线圈均为表面涂覆有绝缘漆层的粗铜导线。

在上述方案基础上优选，所述的信号发生模块包括用于产生高频电磁波信号的信号发生器和与该信号发生器电性连接的低通滤波器。

在上述方案基础上优选，所述信号发生器发出的电磁波信号为10MHz-150MHz的正弦波信号。

在上述方案基础上优选，所述的信号发生模块与所述的检测模块之间还设有一信号预处理模块。

在上述方案基础上优选，所述的信号预处理模块包括高频功率放大器、隔离器和衰减器，所述的高频功率放大器通过所述的隔离器与所述的衰减器电性相连。

在上述方案基础上优选，所述的数据处理模块包括A/D转换模块、单片机和与所述的单片机输出端连接并用于显示检测值的显示器，所述的数据采集模块的输出端分别与所述的A/D转换模块和单片机电性相连。

本发明还提供了一种玉米果穗含水率测量方法，其包括以下步骤，

A.信号发生模块发射高频电磁波穿过待检测玉米果穗，获取衰减后电磁波信号幅值；

B.基于电磁波信号衰减幅值与玉米果穗含水率的数学模型，获取当前检测玉米果穗的含水率。

在上述方案的基础上优选，所述步骤B中的数学模型的计算公式如下：y＝0.3011x+0.0596；

其中，x表示电磁波信号幅值，y表示玉米果穗含水率。

本发明提出一种基于高频电磁波的玉米果穗含水率测量装置及其方法，利用高频电磁波经玉米果穗透射后能量不断衰减的特性，且能量的衰减主要体现在输出电磁波的幅值上，通过检测高频电磁波经玉米果穗透射后由接收线圈接收到的信号幅值变化建立幅值与玉米果穗含水率的函数关系，以检测出玉米果穗中的含水率。本发明的一种基于高频电磁波的玉米果穗含水率测量装置，其可实现玉米果穗含水率实时在线无损测量，其测量速度快，精度高，成本低。

附图说明

图1为本发明的基于高频电磁波的玉米果穗含水率测量装置的结构框图；