[其他]插入式水分仪传感器

说明书

本水份仪传感器是采用电阻原理对被测颗粒物如稻谷、麦子等的水份作插入采样测量的一种新型设计。它具有与常见结构型水份仪不同的三个特点：１．插入式，插杆端部的采样杯可插入被测物盛器如麻袋、箩框内直接采样测试；２．内装测力传感器，在一定的夹紧力下读取采样杯内被测物的水份值；３．内装测温元件，实现温度测量及温度误差补偿。本传感器工作稳定，可靠性好，测量精度高，采样测试操作简便、省时。

本发明属于测量颗粒物如稻谷、麦子等的水份含量的一种插入式结构型水份仪传感器。

现代种子研究，谷物的收购、保藏，医用药品如药丸、药片和某些化工原料等都需要测量或控制其水份含量（即湿度），常常还需要同时测定其温度。对于水份或湿度测试技术，国内外均相当重视，已有不少公司和厂家生产多种湿度计。现有的水份仪或湿度计在原理上大致可分为两大类：结构型和物性型。

结构型水份仪是基于待测物的电阻率或电容率随其水份含量变化而变化的原理工作的。用一定结构的采样容器並形成电极，量取或秤取一定量的待测物样品，放入采样容器，把电极间的电阻或电容经电路转换获得电压输出，用百分比含水量或相对湿度的形式进行显示达到测量的目的。典型的结构型电阻法测量的水份仪目前要算是日本“Kett Rlectric Laboratory”生产的“Riceter Model L”型，如图7所示。它是小型台式装置，数字显示。用量盘采样，采样量小（约为15颗稻谷），用简单的螺纹夹紧方式将谷物等样品夹紧，谷子常被碾碎，碾碎程度无法控制，又无测力装置，夹紧力大小完全凭操作者的经验而定。由于电阻法测量谷物等的水份受极板间压力大小的影响较大，因而它的测量准确度受人为因素的影响较大，此外它的采样量小也使测试结果的代表性显得不足。

物性型水份仪是利用某些材料如湿敏陶瓷、湿敏电解质或湿敏高分子材料等的物理性质（如电阻率）随其本身含水量变化而变化的特性所制成的湿敏元件，按具体的测试对象和条件构成某种装置进行水份或湿度测试。丹麦农民电子化有限公司（Farmer Tronic A/S）的大米自动测量器（Ricematic）和瑞士Novasina公司的Sword Probe SS型湿度计是属于这一类的仪器，如图8和图9所示。由于物性型湿敏元件工作时需要经历一个吸湿过程，所以这类仪器的测试时间较长，又因湿敏元件在工作时经常反复去湿（清洗）和吸湿，传感器的使用寿命不如结构型的好，此外仪器的测量精度受湿敏元件长期稳定性不足的限制。

本发明的任务是力图实现一种使用方便、省时、采样量大和测量稳定准确的水份仪传感器。要求它能满足现场测试的工作条件，能够直接对仓库贮藏的、盛在箩框中的、麻袋内的或别的容器里的谷物或其它颗粒状待测物进行方便、快速采样並获得准确测量结果，使它不仅能广泛应用于谷物打晒场、粮食收购站、粮库或其它现场的水份（湿度）检测，也能适用于实验室研究工作的需要。

本发明的中心内容是装有测力传感器和测温元件的杆件结构型插入式水份仪传感器。具有一个尖顶头部，以便插入待测物，在紧靠头部后面有一个采样杯，在采样杯处装有两个电极板，另件（4）与尖顶头部一起可前后伸缩运动而无转动，在插入采样前使另件（4）与采样杯口接合，以阻止插入过程中被测物进入采样杯，当尖顶头部插入被测物並到达所测位置时，使另件（4）前伸，让它与采样杯口间有一定空隙，被测物即可方便地进入采样杯，装满后再使另件（4）后缩，夹紧采样杯内的被测物，其夹紧力大小用弹簧环粘贴上应变片所构成的测力传感器测定，保证各次测量数据是在相同的夹紧力下取得。另件（4）的轴向位置可由手柄（20）上的标尺和拉杆（26）上的指示杆（28）来指示，便于判断被测物在采样杯内的装填情况。另件（4）的前伸和后缩运动以及对采样杯内被测物的夹紧力系通过由手柄（20）、手轮（35）、键（34）、轴套（33）、丝杆（30）和螺母套筒（29）组成的运动施力装置来实现。利用两个极板间电阻的大小与被测物含水水量（湿度）大小的依赖关系，把该电阻经测量电路转换成电量（如电电压）输出，进而显示被测物的含水量（湿度值）。

为测定被测物的温度和补偿水份（湿度）测量中的温度误差，在靠近采样杯后面的地方安装一个测温热敏电阻器，通过测量电路获得电量输出以显示被测物所处温度並实现温度误差补偿。