一種用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法，涉及糧食水分測(cè)量領(lǐng)域。該電路包括分別與CPU采集處理單元、升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧噙B的電源單元，升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧謩e通過(guò)第一標(biāo)準(zhǔn)電阻、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻、第三限流電阻與電子切換開(kāi)關(guān)相連；電子切換開(kāi)關(guān)分別與CPU采集處理單元、運(yùn)算放大器、第二三極管相連；運(yùn)算放大器分別與第一三極管、第二三極管相連；運(yùn)算放大器輸出端還通過(guò)電容與反向輸入端相連；升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧ㄟ^(guò)第一三極管與第二三極管相連；升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧ㄟ^(guò)轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元與A/D采集模塊相連；本發(fā)明測(cè)量被測(cè)糧食的水分時(shí)，測(cè)量速度較快，不僅測(cè)量范圍較寬，而且測(cè)量的穩(wěn)定度較高，適用范圍比較廣泛。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及糧食水分測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的發(fā)展，用于測(cè)量物質(zhì)水分的測(cè)量分析儀器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)之中，目前，常見(jiàn)的測(cè)量分析儀器為電阻式水分測(cè)量?jī)x和電容式水分測(cè)量?jī)x；電阻式水分測(cè)量?jī)x的測(cè)量穩(wěn)定度較高，電容式水分測(cè)量?jī)x的測(cè)量范圍較寬。
[0003]但是，電阻式水分測(cè)量?jī)x和電容式水分測(cè)量?jī)x分別存在以下缺陷:
[0004](I)電阻式水分測(cè)量?jī)x式根據(jù)被測(cè)物的電阻特性與所含水分的對(duì)應(yīng)比例，測(cè)量被測(cè)物的水分。因?yàn)楸粶y(cè)物的電阻在測(cè)量水分范圍內(nèi)急劇變化(從幾十歐姆到幾千兆歐姆)，被測(cè)物的電阻的非線性較差，因此，電阻式水分測(cè)量?jī)x的測(cè)量電路的測(cè)量范圍較窄。
[0005](2)電容式水分測(cè)量?jī)x測(cè)量被測(cè)物的水分時(shí)，傳感器構(gòu)成的電容的介電常數(shù)，會(huì)因被測(cè)物水分的不同發(fā)生變化，進(jìn)而使得電容的容量發(fā)生變化；電容式水分測(cè)量?jī)x通過(guò)電容的容量與被測(cè)物的水分成比例關(guān)系，測(cè)量被測(cè)物的水分。在實(shí)際使用中，介電常數(shù)會(huì)受到被測(cè)物的密度、顆粒大小和顆粒形狀影響；例如:被測(cè)物為玉米，玉米顆粒有圓形和扁形，扁形的玉米顆粒或大或小，大顆粒玉米和小顆粒玉米均會(huì)使得傳感器電容的介電常數(shù)發(fā)生改變，進(jìn)而影響電容式水分測(cè)量?jī)x的測(cè)量穩(wěn)定度。
[0006]電容式水分測(cè)量?jī)x一般采用震蕩電路或者RC時(shí)間信號(hào)電路，組成震蕩電路或者RC時(shí)間信號(hào)電路的電子元件具有分布電容效應(yīng)，其電容的容量一般為5PF?15PF，電容式水分測(cè)量?jī)x的采樣傳感器構(gòu)成的電容的容量一般為20PF?300PF，分布電容的容量占據(jù)了傳感器構(gòu)成的電容的容量中較大的比例。由于分布電容會(huì)隨溫度、時(shí)間的變化而變化，因此，震蕩電路的震蕩頻率或者RC時(shí)間信號(hào)均會(huì)隨著溫度和時(shí)間的變化發(fā)生改變，進(jìn)而使得電容式水分測(cè)量?jī)x測(cè)得的水分值容易漂移，測(cè)量穩(wěn)定度較差。
[0007]此外，市場(chǎng)上還有其它水分測(cè)量?jī)x器，例如微波、核磁共振、紅外等測(cè)量分析儀器，上述水分測(cè)量?jī)x器不僅結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本較高，而且測(cè)量的穩(wěn)定度較低、漂移較大，需要經(jīng)常校準(zhǔn)和維護(hù)。上述水分測(cè)量?jī)x器主要用在電阻式水分測(cè)量?jī)x和電容式水分測(cè)量?jī)x無(wú)法測(cè)量的地方(例如茶葉、煙草測(cè)量對(duì)象個(gè)體差異很大的對(duì)象、實(shí)驗(yàn)室)，其適用范圍比
較單一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法，該方法測(cè)量被測(cè)糧食的水分時(shí)，測(cè)量速度較快，適合動(dòng)態(tài)、靜態(tài)連續(xù)采集與測(cè)量，不僅測(cè)量范圍較寬，測(cè)量精確度較高，而且被測(cè)糧食的水分的測(cè)量分辨率好，測(cè)量的穩(wěn)定度較高，適用范圍比較廣泛。
[0009]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法，所述用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路包括電源單元、通信接口單元、升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧?、CPU采集處理單元、傳感器、第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第一限流電阻RA1、第二限流電阻RA2、第三限流電阻RA3、電子切換開(kāi)關(guān)K1、運(yùn)算放大器IC1、電容Cl、第一三極管Q1、第二三極管Q2和信號(hào)轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元；
[0010]所述CPU采集處理單元包括用于提高測(cè)量速度的模擬/數(shù)字A/D采集模塊，電源單元分別與CPU采集處理單元、升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧噙B，通信接口單元與CPU采集處理單元相連；
[0011]所述升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧謩e通過(guò)第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2與電子切換開(kāi)關(guān)Kl相連；升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧来瓮ㄟ^(guò)傳感器、第三限流電阻RA3與電子切換開(kāi)關(guān)Kl相連；
[0012]所述電子切換開(kāi)關(guān)Kl的控制端與CPU采集處理單元相連；所述第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第三限流電阻RA3均通過(guò)電子切換開(kāi)關(guān)Kl與運(yùn)算放大器ICl的反相輸入端相連，所述第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第三限流電阻RA3均通過(guò)電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第二三極管Q2的電極C相連；
[0013]所述運(yùn)算放大器ICl的同相輸入端接地，運(yùn)算放大器ICl的輸出端通過(guò)第二限流電阻RA2分別與第一三極管Ql的發(fā)射極E、第二三極管Q2的發(fā)射極E相連；運(yùn)算放大器ICl的輸出端還通過(guò)電容Cl與反向輸入端相連；
[0014]所述升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧ㄟ^(guò)第一限流電阻RAl與第一三極管Ql的電極C相連，第一三極管Ql的電極C與基極B相連，第一三極管Ql的發(fā)射極E與第二三極管Q2的發(fā)射極E相連，第二三極管Q2的基極B接地；升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧来瓮ㄟ^(guò)第一限流電阻RA1、轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元與A/D采集模塊相連；
[0015]所述第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl的電阻值為1000?IOOOOkQ，第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2的電阻值為10?IOOkQ ;第一限流電阻RAl的電阻值為10?51k Ω，第二限流電阻RA2的電阻值為4?6k Ω，第三限流電阻RA3的電阻值為I?5k Ω ；
[0016]所述用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法包括以下步驟:
[0017]A、將電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2連通，第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、運(yùn)算放大器運(yùn)放ICl和電容Cl形成第一積分電路；將糧食放入傳感器內(nèi)；電源單元分別為升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧虲PU采集處理單元供電，升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧獮閭鞲衅魈峁y(cè)量電壓；
[0018]B、電流流經(jīng)電子切換開(kāi)關(guān)Kl當(dāng)前接通的電阻，為電容Cl充電；運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓從O向負(fù)電壓方向發(fā)生線性變化,運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓小于-0.7V時(shí),第二三極管Q2導(dǎo)通；電容Cl通過(guò)第二限流電阻RA2和第二三極管Q2放電；
[0019]C、第二三極管Q2飽和后，運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓線性升高，運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓在-0.7V以上時(shí)，第二三極管Q2截止，運(yùn)算放大器ICl產(chǎn)生周期三角波；
[0020]D、重復(fù)執(zhí)行步驟B?步驟C，第一三極管Ql的電極C，產(chǎn)生與步驟C中運(yùn)算放大器ICl產(chǎn)生的周期三角波頻率相同、幅度不同的周期三角波信號(hào)；信號(hào)轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元將周期三角波信號(hào)進(jìn)行線性化處理、并轉(zhuǎn)換形成電壓信號(hào)，CPU采集處理單元的A/D采集模塊采集電壓信號(hào)的電壓值；
[0021]E、切換電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl連通，重新執(zhí)行步驟B?步驟D ;切換電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第三限流電阻RA3和傳感器連通，重新執(zhí)行步驟B?步驟D后，轉(zhuǎn)到步驟F ;[0022]F、A/D采集模塊將所有采集到的不同電壓值進(jìn)行分析比對(duì)，得到傳感器與第三限流電阻RA3串聯(lián)的電阻值，根據(jù)當(dāng)前電阻值計(jì)算得到被測(cè)糧食的水分；CPU采集處理單元將被測(cè)糧食的水分值輸出至通信接口單元，用戶通過(guò)通信接口單元得知并使用被測(cè)糧食的水分值。
[0023]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述電容Cl的容量為1000?10000PF。
[0024]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述電容Cl的容量為1000PF。
[0025]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl的電阻值為IOOOkQ，第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2的電阻值為50k Ω ;第一限流電阻RAl的電阻值為25k Ω，第二限流電阻RA2的電阻值為5.1kQ，第三限流電阻RA3的電阻值為2.5kQ。
[0026]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟A中所述測(cè)量電壓為15V?24V。
[0027]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟A中所述測(cè)量電壓為20V。
[0028]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述不同電壓值包括電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2連通得到的第一電壓值，電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl連通得到的第二電壓值，電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第三限流電阻RA3連通得到的第三電壓值。
[0029]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟F中所述根據(jù)當(dāng)前電阻值計(jì)算得到被測(cè)糧食的水分包括以下步驟:將傳感器與第三限流電阻RA3串聯(lián)的電阻值減去第三限流電阻RA3的電阻值，得到傳感器的電阻值；根據(jù)傳感器的電阻值計(jì)算得到被測(cè)糧食的水分。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0031](I)本發(fā)明測(cè)量糧食作物的水分時(shí)，電路可以在很寬的范圍內(nèi)產(chǎn)生與水分對(duì)應(yīng)的線性震蕩頻率，進(jìn)而能夠在“不需要換擋”的情況下不斷對(duì)被測(cè)糧食進(jìn)行采樣和測(cè)量，因此，本發(fā)明測(cè)量被測(cè)糧食的水分時(shí)，采樣速度和測(cè)量速度較快，適合動(dòng)態(tài)、靜態(tài)連續(xù)采集與測(cè)量。
[0032](2)本發(fā)明將所有采集到的不同電壓值進(jìn)行分析比對(duì)后，計(jì)算得到被測(cè)糧食的水分；與現(xiàn)有技術(shù)中根據(jù)電容的介電常數(shù)和容量測(cè)量被測(cè)糧食的水分相比，本發(fā)明采用“比較計(jì)算法”測(cè)量被測(cè)糧食的水分，電路的分布參數(shù)對(duì)被測(cè)糧食的水分的影響較小。因此本發(fā)明測(cè)得的被測(cè)糧食的水分的不易漂移，其精確度較高。
[0033](3)本發(fā)明的測(cè)量精度和穩(wěn)定度與第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2有關(guān)。第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl針對(duì)低水分的被測(cè)糧食進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2針對(duì)中高水分的被測(cè)糧食進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，不僅能夠保證整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)都具有較高的分辨率和測(cè)量精度，而且測(cè)量范圍較寬。
[0034](4)本發(fā)明測(cè)量被測(cè)糧食的電阻時(shí)，通過(guò)第一三極管Ql產(chǎn)生的三角波信號(hào)計(jì)算被測(cè)糧食的水分，三角波信號(hào)頻率與被測(cè)糧食的水分成線性關(guān)系，第一三極管Ql輸出的三角波信號(hào)的幅度始終相同的，信號(hào)轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元是將幅度相同的三角波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，信號(hào)轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元實(shí)現(xiàn)的是頻率電壓轉(zhuǎn)換功能。因此被測(cè)糧食的水分的測(cè)量分辨率好，測(cè)量的穩(wěn)定度較高，適用范圍比較廣泛。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中用于電阻式水分測(cè)量傳感器的測(cè)量電路的電路圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0036]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0037]參見(jiàn)圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例中的用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路，包括電源單元、通信接口單元、升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧PU采集處理單元、傳感器、第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第一限流電阻RA1、第二限流電阻RA2、第三限流電阻RA3、電子切換開(kāi)關(guān)K1、運(yùn)算放大器IC1、電容Cl、第一三極管Q1、第二三極管Q2和信號(hào)轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元。
[0038]第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl的電阻值可以為1000?IOOOOkQ，第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2的電阻值可以為10?IOOkQ。第一限流電阻RAl的電阻值可以為10?51kQ，第二限流電阻RA2的電阻值可以為4?6kQ，第三限流電阻RA3的電阻值可以為I?5kQ。電容Cl的容量可以為1000?10000PF。
[0039]本實(shí)施例中第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl的電阻值為IOOOOkQ，第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2的電阻值為50kQ。第一限流電阻RAl的電阻值為25kΩ，第二限流電阻RA2的電阻值為5.1kQ，第三限流電阻RA3的電阻值為2.5kQ。電容Cl的容量為1000PF。
[0040]CPU采集處理單元包括用于提高測(cè)量速度的高速A/D (模擬/數(shù)字)采集模塊，電源單元分別與CPU采集處理單元、升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧噙B，通信接口單元與CPU采集處理單元相連。
[0041]升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧謩e通過(guò)第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2與電子切換開(kāi)關(guān)Kl相連；升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧来瓮ㄟ^(guò)傳感器、第三限流電阻RA3與電子切換開(kāi)關(guān)Kl相連。
[0042]電子切換開(kāi)關(guān)Kl的控制端與CPU采集處理單元相連；第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第三限流電阻RA3均通過(guò)電子切換開(kāi)關(guān)Kl與運(yùn)算放大器ICl的反相輸入端相連，第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第三限流電阻RA3均通過(guò)電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第二三極管Q2的電極C相連。運(yùn)算放大器ICl的同相輸入端接地，運(yùn)算放大器ICl的輸出端通過(guò)第二限流電阻RA2分別與第一三極管Ql的發(fā)射極Ε、第二三極管Q2的發(fā)射極E相連；運(yùn)算放大器ICl的輸出端還通過(guò)電容Cl與反向輸入端相連。
[0043]升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧ㄟ^(guò)第一限流電阻RAl與第一三極管Ql的電極C相連，第一三極管Ql的電極C與基極B相連，第一三極管Ql的發(fā)射極E與第二三極管Q2的發(fā)射極E相連，第二三極管Q2的基極B接地。升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧来瓮ㄟ^(guò)第一限流電阻RA1、轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元與A/D采集模塊相連。
[0044]本發(fā)明實(shí)施例中的用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法，包括以下步驟:
[0045]S1:將電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2連通，第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、運(yùn)算放大器運(yùn)放ICl和電容Cl形成第一積分電路；將糧食放入傳感器內(nèi)。電源單元分別為升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧虲PU采集處理單元供電，升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧獮閭鞲衅魈峁y(cè)量電壓，測(cè)量電壓為15V?24V (本實(shí)施例中的測(cè)量電壓為20V)。
[0046]S2:電流流經(jīng)電子切換開(kāi)關(guān)Kl當(dāng)前接通的電阻，為電容Cl充電，進(jìn)而使得運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓從O向負(fù)電壓方向發(fā)生線性變化。
[0047]S3:運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓小于-0.7V時(shí)，第二三極管Q2導(dǎo)通，電容Cl通過(guò)第二限流電阻RA2和第二三極管Q2放電，第二三極管Q2飽和，進(jìn)而使得運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓線性升聞。[0048]S4:運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓在-0.7V以上時(shí)，第二三極管Q2截止。電流流經(jīng)電子切換開(kāi)關(guān)Kl當(dāng)前接通的電阻后，為電容Cl充電，運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓從O向負(fù)電壓方向發(fā)生線性變化，進(jìn)而使得運(yùn)算放大器ICi產(chǎn)生周期三角波。
[0049]S5:重復(fù)執(zhí)行步驟S2?步驟S4，第一三極管Ql與第二三極管Q2形成共發(fā)射極E電路，第一三極管Ql的電極C產(chǎn)生與步驟S4中運(yùn)算放大器ICl產(chǎn)生的周期三角波頻率相同、幅度不同的周期三角波信號(hào)。信號(hào)轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元將周期三角波信號(hào)進(jìn)行線性化處理、并轉(zhuǎn)換形成電壓信號(hào)，CPU采集處理單元的A/D采集模塊采集電壓信號(hào)的電壓值。
[0050]S6:切換電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl連通，第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、運(yùn)算放大器ICl和電容Cl形成第二積分電路；重新執(zhí)行步驟S2?步驟S5后，轉(zhuǎn)到步驟S7。
[0051]S7:切換電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第三限流電阻RA3和傳感器連通，第三限流電阻RA3、運(yùn)算放大器ICl和電容Cl形成第三積分電路；重新執(zhí)行步驟S2?步驟S5后，轉(zhuǎn)到步驟S8。
[0052]S8:A/D采集模塊將所有采集到的不同電壓值(電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2連通得到的第一電壓值，電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl連通得到的第二電壓值，電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第三限流電阻RA3連通得到的第三電壓值)進(jìn)行分析比對(duì)，得到傳感器與第三限流電阻RA3串聯(lián)的電阻值，將當(dāng)前電阻值減去第三限流電阻RA3的電阻值，得到傳感器的電阻值；根據(jù)傳感器的電阻值計(jì)算得到被測(cè)糧食的水分。
[0053]S9:CPU采集處理單元將被測(cè)糧食的水分值輸出至通信接口單元，用戶能夠通過(guò)通信接口單元得知并使用被測(cè)糧食的水分值。
[0054]本發(fā)明的工作原理如下:
[0055]第三限流電阻RA3的電阻值較大，能夠防止電路元器件(例如傳感器、運(yùn)算放大器IC1、第一三極管Ql等)因電流過(guò)大而損壞。電子切換開(kāi)關(guān)Kl依次切換至第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl和第三限流電阻RA3，因?yàn)榈诙?biāo)準(zhǔn)電阻RB2的電阻值、第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl的電阻值、傳感器與第三限流電阻RA3串聯(lián)的電阻值均不同，所以運(yùn)算放大器ICl輸出端對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的三角波頻率不同，A/D轉(zhuǎn)換器采集信號(hào)采集的第一電壓值、第二電壓值、第三電壓值也不同。因此，將現(xiàn)有的第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl的電阻值，與傳感器和第三限流電阻RA3串聯(lián)的電阻值進(jìn)行比對(duì)后，就能計(jì)算出第三限流電阻RA3和傳感器串聯(lián)的電阻值。
[0056]本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法，其特征在于:所述用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路包括電源單元、通信接口單元、升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧?、CPU采集處理單元、傳感器、第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第一限流電阻RA1、第二限流電阻RA2、第三限流電阻RA3、電子切換開(kāi)關(guān)K1、運(yùn)算放大器IC1、電容Cl、第一三極管Q1、第二三極管Q2和信號(hào)轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元； 所述CPU采集處理單元包括用于提高測(cè)量速度的模擬/數(shù)字A/D采集模塊，電源單元分別與CPU采集處理單元、升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧噙B，通信接口單元與CPU采集處理單元相連；所述升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧謩e通過(guò)第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2與電子切換開(kāi)關(guān)Kl相連；升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧来瓮ㄟ^(guò)傳感器、第三限流電阻RA3與電子切換開(kāi)關(guān)Kl相連； 所述電子切換開(kāi)關(guān)Kl的控制端與CPU采集處理單元相連；所述第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第三限流電阻RA3均通過(guò)電子切換開(kāi)關(guān)Kl與運(yùn)算放大器ICl的反相輸入端相連，所述第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RB1、第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、第三限流電阻RA3均通過(guò)電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第二三極管Q2的電極C相連； 所述運(yùn)算放大器ICl的同相輸入端接地，運(yùn)算放大器ICl的輸出端通過(guò)第二限流電阻RA2分別與第一三極管Ql的發(fā)射極E、第二三極管Q2的發(fā)射極E相連；運(yùn)算放大器ICl的輸出端還通過(guò)電容Cl與反向輸入端相連； 所述升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧ㄟ^(guò)第一限流電阻RAl與第一三極管Ql的電極C相連，第一三極管Ql的電極C與基極B相連，第一三極管Ql的發(fā)射極E與第二三極管Q2的發(fā)射極E相連，第二三極管Q2的基極B接地；升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧来瓮ㄟ^(guò)第一限流電阻RA1、轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元與A/D采集模塊相連； 所述第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl的電阻值為1000~1000OkQ，第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2的電阻值為10~IOOkQ ;第一限流電阻RAl的電阻值為10~51kΩ，第二限流電阻RA2的電阻值為4~6k Ω，第三限流電阻RA3的電阻值為I~5k Ω ； 所述用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法包括以下步驟: A、將電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2連通，第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2、運(yùn)算放大器運(yùn)放ICl和電容Cl形成第一積分電路；將糧食放入傳感器內(nèi)；電源單元分別為升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧虲PU采集處理單元供電，升壓穩(wěn)壓?jiǎn)卧獮閭鞲衅魈峁y(cè)量電壓； B、電流流經(jīng)電子切換開(kāi)關(guān)Kl當(dāng)前接通的電阻，為電容Cl充電；運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓從O向負(fù)電壓方向發(fā)生線性變化，運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓小于-0.7V時(shí)，第二三極管Q2導(dǎo)通；電容Cl通過(guò)第二限流電阻RA2和第二三極管Q2放電； C、第二三極管Q2飽和后，運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓線性升高，運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓在-0.7V以上時(shí)，第二三極管Q2截止，運(yùn)算放大器ICl產(chǎn)生周期三角波； D、重復(fù)執(zhí)行步驟B~步驟C，第一三極管Ql的電極C，產(chǎn)生與步驟C中運(yùn)算放大器ICl產(chǎn)生的周期三角波頻率相同、幅度不同的周期三角波信號(hào)；信號(hào)轉(zhuǎn)換線性校正放大處理單元將周期三角波信號(hào)進(jìn)行線性化處理、并轉(zhuǎn)換形成電壓信號(hào)，CPU采集處理單元的A/D采集模塊采集電壓信號(hào)的電壓值； E、切換電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl連通，重新執(zhí)行步驟B~步驟D;切換電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第三限流電阻RA3和傳感器連通，重新執(zhí)行步驟B~步驟D后，轉(zhuǎn)到步驟F ；F、A/D采集模塊將所有采集到的不同電壓值進(jìn)行分析比對(duì)，得到傳感器與第三限流電阻RA3串聯(lián)的電阻值，根據(jù)當(dāng)前電阻值計(jì)算得到被測(cè)糧食的水分;CPU采集處理單元將被測(cè)糧食的水分值輸出至通信接口單元，用戶通過(guò)通信接口單元得知并使用被測(cè)糧食的水分值。
2.如權(quán)利要求1所述的用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法，其特征在于:所述電容Cl的容量為1000~10000PF。
3.如權(quán)利要求2所述的用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法，其特征在于:所述電容Cl的容量為1000PF。
4.如權(quán)利要求1所述的用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法，其特征在于:所述第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl的電阻值為1000OkQ，第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2的電阻值為50kΩ ;第一限流電阻RAl的電阻值為25kQ，第二限流電阻RA2的電阻值為5.1k Ω，第三限流電阻RA3的電阻值為2.5kQ。
5.如權(quán)利要求1所述的用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法，其特征在于:步驟A中所述測(cè)量電壓為15V~24V。
6.如權(quán)利要求5所述的用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法，其特征在于:步驟A中所述測(cè)量電壓為20V。
7.如權(quán)利要求1所述的用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法，其特征在于:所述不同電壓值包括電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第二標(biāo)準(zhǔn)電阻RB2連通得到的第一電壓值，電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第一標(biāo)準(zhǔn)電阻RBl連通得到的第二電壓值，電子切換開(kāi)關(guān)Kl與第三限流電阻RA3連通得到的第三電壓值。
8.如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的用于電阻式水分測(cè)量傳感器的電路的測(cè)量方法，其特征在 于:步驟F中所述根據(jù)當(dāng)前電阻值計(jì)算得到被測(cè)糧食的水分包括以下步驟:將傳感器與第三限流電阻RA3串聯(lián)的電阻值減去第三限流電阻RA3的電阻值，得到傳感器的電阻值；根據(jù)傳感器的電阻值計(jì)算得到被測(cè)糧食的水分。
【文檔編號(hào)】G01N27/04GK103995024SQ201410180604
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】萬(wàn)志雄, 李巍 申請(qǐng)人:武漢凱特復(fù)興科技有限責(zé)任公司