單一平面電容測量板及電容式檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及物料水分含量檢測領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種用于檢測物料含水率的單一平面電容測量板及應(yīng)用該單一平面電容測量板的電容式檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]物料比如糧食的水分含量是評價糧食品質(zhì)的重要指標(biāo)，因此，糧食水分檢測對糧食的收購、運輸、儲藏、加工貿(mào)易都具有十分重要的意義。水分過高，會促使糧食生命活動旺盛，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。
[0003]現(xiàn)有的糧食水分檢測方法主要有烘箱法、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)，這種方法測量精確，但是檢測周期長，并且需要對谷物進(jìn)行破碎，造成一定程度上的浪費。
[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。但這種方法需要對被測糧食進(jìn)行破碎，造成一定程度上的浪費。
[0006]電容法、近紅外法和微波法都屬于無損檢測手段，但是近紅外法易受被測物料的形狀、大小、密度的影響，并且不能測量物料內(nèi)部的水分。微波法受被測物料的形狀、密度的影響，且價格較高，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)，水分含量的變化勢必引起電容量變化的原理，通過測量谷物電容值間接計算糧食的水分含量。相比起來，電容法測量的儀器具有結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，操作方便等優(yōu)點，應(yīng)用相對較廣。
[0007]目前，國內(nèi)外電容式水分檢測儀主要由內(nèi)外兩個圓柱形黃銅(或者不銹鋼)同軸電極組成，通過檢測兩個電極間的電容、糧食溫度以及糧食重量來計算糧食的含水率。然而，該種電容檢測方式中，電容極板與被測物料直接接觸，如果物料含水率較高，會導(dǎo)致電容極板間的絕緣度下降，降低測量儀器在高水分下的測量精度。此外，需要操作人員經(jīng)常對稱重傳感器進(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量糧食水分的糧食水分檢測裝置，以提尚檢測精度。

【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)境對待測物料進(jìn)行含水率檢測的單一平面電容測量板。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:
[0011]—種單一平面電容測量板，用于非接觸地偵測其測量電場區(qū)域內(nèi)的待測物料的介電常數(shù)并輸出相應(yīng)的電容信號，該測量板包括具有正反兩個端面的電路板，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過程中，兩個電極之間產(chǎn)生其電場線從發(fā)射電極出發(fā)后返回到接收電極的所述測量電場。
[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量板具有以下優(yōu)點:由于本發(fā)明的測量板的兩個電極在物料含水率檢測過程中與待測物料保持非接觸，因而可以檢測各種水分含量的物料的含水率，具有結(jié)構(gòu)簡單、檢測精度高及適用范圍廣的特點。
[0017]本發(fā)明的另一目的在于提供一種電容式檢測裝置，包括測量容器和與測量容器相組裝的測量板，所述測量板為上述的單一平面電容測量板，該測量板以其正面面對測量容器底板外側(cè)而與測量容器相固定。
[0018]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點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)點從下面結(jié)合附圖對實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)明的測量板的正面示意圖；
[0021]圖2為圖1所示的測量板的反面示意圖；
[0022]圖3示出了本發(fā)明的一種電容式檢測裝置，其為圖1所示的測量板的一種應(yīng)用。
【具體實施方式】
[0023]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實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施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(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)和含水率的對應(yīng)關(guān)系也是一一對應(yīng)的，所以當(dāng)其它條件沒有改變時，可以利用電容傳感器來測量出糧食的介電常數(shù)，再根據(jù)介電常數(shù)和含水率的對應(yīng)關(guān)系計算出糧食的含水率。本發(fā)明就是根據(jù)該原理對糧食進(jìn)行含水率測量。
[0025]圖1和圖2共同示出了本發(fā)明的單一平面電容測量板1(以下簡稱為“測量板”)，用于非接觸地偵測其測量電場區(qū)域內(nèi)的物料比如糧食的介電常數(shù)并輸出相應(yīng)的電容信號到外部設(shè)備(圖未示，下同)中，以便為外部設(shè)備處理、計算出糧食顆粒的含水率并予以顯示。該測量板I包括具有正反兩個端面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，也即兩個電極12、13間具有間隙。兩個電極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上除兩個電極12、13外的覆銅區(qū)域接地以構(gòu)成等勢面(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過程中，該測量板I在兩個電極12、13之間產(chǎn)生其電場線從發(fā)射電極12出發(fā)經(jīng)空間而返回到接收電極13的測量電場。當(dāng)兩個電極12、13之間的電容值隨著測量電場區(qū)域內(nèi)的待測糧食顆粒的變化而變化時，向外部設(shè)備輸出相應(yīng)的電容信號。
[0029]該測量板I進(jìn)行糧食的水分測量過程中，由于兩個電極12、13與待測糧食顆粒保持非接觸，避免了高含水率的糧食顆粒對兩個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)定地檢測其電場區(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)而影響檢測精度。
[0031]進(jìn)一步的，所述測量板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，以防止測量電場的溢出。
[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精度，防止測量電場外溢及兩電極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裝置，其為本發(fā)明的測量板的一種應(yīng)用。該電容式檢測裝置包括用于裝載待測糧食顆粒的測量容器2和上述測量板I，所述測量板I以其正面111面對測量容器2底板的外側(cè)而與測量容器2相貼裝。
[0035]以上所述僅是本發(fā)明的部分實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(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】
1.一種單一平面電容測量板，用于非接觸地偵測其測量電場區(qū)域內(nèi)的待測物料的介電常數(shù)并輸出相應(yīng)的電容信號，其特征在于，包括具有正反兩個端面的電路板，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過程中，兩個電極之間產(chǎn)生其電場線從發(fā)射電極出發(fā)后返回到接收電極的所述測量電場。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單一平面電容測量板，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.—種電容式檢測裝置，包括測量容器和與測量容器相組裝的測量板，其特征在于，所述測量板為權(quán)利要求1至5任一項所述的單一平面電容測量板，該測量板以其正面面對測量容器底板外側(cè)而與測量容器相固定。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種單一平面電容測量板，用于非接觸地偵測其測量電場區(qū)域內(nèi)的待測物料的介電常數(shù)并輸出相應(yīng)的電容信號，其包括具有正反兩個端面的電路板，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過程中，兩個電極之間產(chǎn)生其電場線從發(fā)射電極出發(fā)后返回到接收電極的所述測量電場。由于本發(fā)明的測量板的兩個電極在物料含水率檢測過程中與待測物料保持非接觸，因而可以檢測各種水分含量的物料的含水率，具有結(jié)構(gòu)簡單、檢測精度高及適用范圍廣的特點。本發(fā)明還涉及一種應(yīng)用該測量板的電容式檢測裝置。
【IPC分類】G01N27/22
【公開號】CN105548283
【申請?zhí)枴緾N201510901067
【發(fā)明人】林國明
【申請人】林國明
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月8日