水分測(cè)量裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水分測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種可應(yīng)用于糧食水分測(cè)量的水分測(cè)量裝置 及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 糧食干燥是農(nóng)產(chǎn)品加工中的重要環(huán)節(jié)，而快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地測(cè)量糧食水分是實(shí)現(xiàn) 糧食加工、儲(chǔ)存的關(guān)鍵。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中有利用單參數(shù)微波測(cè)量糧食水分的方法，其利用水分對(duì)微波能量的吸 收間接測(cè)量糧食含水量，然而該種水分測(cè)量方法的精準(zhǔn)度不足，常需利用Y射線測(cè)容重對(duì) 含水量進(jìn)行修正，使得測(cè)量環(huán)節(jié)繁瑣不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有糧食水分測(cè)量方法步驟繁瑣的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可應(yīng)用于糧食 水分測(cè)量的水分測(cè)量裝置及方法，該種水分測(cè)量裝置及方法具有測(cè)量精準(zhǔn)度高、步驟簡(jiǎn)便 的優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種水分測(cè)量裝置，用于測(cè)量物體的水分含量，該水分測(cè)量裝 置包括：信號(hào)源，用于提供測(cè)量水分的信號(hào)；擴(kuò)頻模塊，用于利用擴(kuò)頻碼序列調(diào)制所述信號(hào) 源提供的信號(hào)以展寬信號(hào)的頻譜；射頻模塊，用于將頻譜展寬后的信號(hào)調(diào)制成為射頻信號(hào) 并發(fā)射向待測(cè)物體；混頻模塊，用于接收射過(guò)待測(cè)物體的射頻信號(hào)，并將接收到的射頻信號(hào) 進(jìn)行混頻；解擴(kuò)模塊，用于利用擴(kuò)頻碼序列來(lái)相關(guān)解擴(kuò)混頻后的信號(hào)；以及水分測(cè)定模塊， 用于根據(jù)解擴(kuò)后的信號(hào)延遲量和功率衰減值測(cè)定待測(cè)物體的水分含量。
[0006] 上述實(shí)施例中，所述擴(kuò)頻模塊為直接序列擴(kuò)頻模塊，其包括偽隨機(jī)序列發(fā)生器，該 擴(kuò)頻模塊利用偽隨機(jī)序列發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列調(diào)制所述信號(hào)源提供的信號(hào)，以展寬信 號(hào)的頻譜。
[0007] 上述實(shí)施例中，所述偽隨機(jī)序列發(fā)生器為11位巴克碼發(fā)生器。
[0008] 上述實(shí)施例中，所述混頻模塊還包括放大器，該放大器用于將接收到的射頻信號(hào) 放大，混頻模塊將放大器放大后的信號(hào)進(jìn)行混頻。
[0009] 上述實(shí)施例中，所述水分測(cè)定模塊直接測(cè)量偽碼信號(hào)的相位和功率值以獲得信號(hào) 延遲量和功率衰減值。
[0010] 本發(fā)明實(shí)施例還提供一種水分測(cè)量方法，用于測(cè)量物體的水分含量，該水分測(cè)量 方法包括步驟：利用信號(hào)源提供一信號(hào)；利用擴(kuò)頻碼序列調(diào)制所述信號(hào)源提供的信號(hào)以展 寬信號(hào)的頻譜；將頻譜展寬后的信號(hào)調(diào)制成為射頻信號(hào)并發(fā)射向待測(cè)物體；接收射過(guò)待測(cè) 物體的射頻信號(hào)；將接收到的射頻信號(hào)進(jìn)行混頻；利用擴(kuò)頻碼序列來(lái)相關(guān)解擴(kuò)混頻后的信 號(hào)；根據(jù)解擴(kuò)后的信號(hào)延遲量和功率衰減值測(cè)定待測(cè)物體的水分含量。
[0011] 上述實(shí)施例中，所述"利用擴(kuò)頻碼序列調(diào)制所述信號(hào)源提供的信號(hào)以展寬信號(hào)的 頻譜"的步驟采用直接序列擴(kuò)頻的方式展寬信號(hào)的頻譜。
[0012] 上述實(shí)施例中，所述擴(kuò)頻碼序列為11位巴克碼。
[0013] 上述實(shí)施例中，所述"將接收到的射頻信號(hào)進(jìn)行混頻"的步驟先將接收到的射頻信 號(hào)放大、再將放大后的信號(hào)進(jìn)行混頻。
[0014] 上述實(shí)施例中，所述"根據(jù)解擴(kuò)后的信號(hào)延遲量和功率衰減值測(cè)定待測(cè)物體的水 分含量"的步驟通過(guò)直接測(cè)量偽碼信號(hào)的相位和功率值獲得信號(hào)延遲量和功率衰減值。
[0015] 本發(fā)明的上述水分測(cè)量裝置及方法，將擴(kuò)頻碼發(fā)射和接收技術(shù)應(yīng)用到水分檢測(cè)裝 置中，通過(guò)高精度的微波信號(hào)延遲量和功率衰減值，間接獲得糧食的含水量，避免了傳統(tǒng)的 單參數(shù)微波測(cè)量方案需利用Y射線測(cè)容重對(duì)含水量進(jìn)行修正的缺點(diǎn)，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確 度且步驟簡(jiǎn)便。此外，利用11位巴克碼作為偽隨機(jī)序列時(shí)，還能進(jìn)一步提高水分測(cè)量的準(zhǔn) 確度，時(shí)間測(cè)量精度能夠從〇. 2納秒（ns)提高一個(gè)數(shù)量級(jí)到0. 02納秒（ns)。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種水分測(cè)量裝置的功能模塊圖。
[0018] 圖2是偽隨機(jī)序列的理想相關(guān)函數(shù)波形圖。
[0019] 圖3是偽隨機(jī)序列的實(shí)際相關(guān)函數(shù)波形圖。
[0020] 圖4是11位巴克碼的實(shí)際相關(guān)函數(shù)波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步更詳細(xì)的描述。顯 然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的 實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例， 都應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種水分測(cè)量裝置的功能模塊圖。該水分測(cè)量裝置包 括信號(hào)源11、擴(kuò)頻模塊12、射頻模塊13、混頻模塊14、解擴(kuò)模塊15以及水分測(cè)定模塊16。
[0023] 所述信號(hào)源11，用于提供測(cè)量水分的信號(hào)。
[0024] 所述擴(kuò)頻模塊12,用于利用擴(kuò)頻碼序列調(diào)制所述信號(hào)源提供的信號(hào)以展寬信號(hào)的 頻譜。本實(shí)施例中，該擴(kuò)頻模塊12為直接序列擴(kuò)頻模塊，其包括偽隨機(jī)序列發(fā)生器120,該 擴(kuò)頻模塊利用偽隨機(jī)序列發(fā)生器120產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列調(diào)制所述信號(hào)源提供的信號(hào)，以展 寬信號(hào)的頻譜。
[0025] 需要說(shuō)明的是，該偽隨機(jī)序列發(fā)生器120可用于產(chǎn)生m序列碼、Gold序列碼、類 Gold序列碼等。
[0026] 優(yōu)選的，該偽隨機(jī)序列發(fā)生器120為11位巴克碼發(fā)生器，原因在于：
[0027] 偽隨機(jī)序列是周期函數(shù)，因此自相關(guān)函數(shù)亦為周期函數(shù)，它是以周期N。重復(fù)的。相 關(guān)函數(shù)時(shí)域表達(dá)式為：
[0029] 其相關(guān)函數(shù)（偽隨機(jī)序列的理想相關(guān)函數(shù)）的波形如圖2所示，而實(shí)際的偽隨機(jī) 序列相關(guān)函數(shù)則如圖3所示，偽隨機(jī)序列的相關(guān)函數(shù)在非對(duì)準(zhǔn)條件下，相關(guān)值是隨機(jī)不確 定的，該現(xiàn)象造成超前、滯后通道相關(guān)值的不一致，從而會(huì)對(duì)擴(kuò)頻測(cè)量的時(shí)間精度造成不良 影響。
[0030] 巴克碼是一個(gè)非周期序列，一個(gè)η位的巴克碼為{Χ1，Χ2，Χ3, · · ·Χη。），每個(gè)碼 元只可能取值+1或-1，它的自相關(guān)函數(shù)為：
[0032] 到目前為止，已找到的只有10組，并且已經(jīng)證明在長(zhǎng)度小于12100的范圍內(nèi)不存 在其他長(zhǎng)度的巴克碼，已知的長(zhǎng)度為11的巴克碼如下：
[0033] 【1，1，1，-1，-1，-1，1，-1， -1，1，-1 】，
[0034] 長(zhǎng)度為11的巴克碼實(shí)際的相關(guān)函數(shù)波形圖如圖4所示.。長(zhǎng)度為11的巴克碼的 相關(guān)函數(shù)具有理想相關(guān)函數(shù)特性。將長(zhǎng)度為11的巴克碼應(yīng)用于雙通道水分測(cè)量，可極大的 提高時(shí)間測(cè)量精度。
[0035] 所述射頻模塊13,用于將頻譜展寬后的信號(hào)調(diào)制成為射頻信號(hào)并發(fā)射向待測(cè)物 體，如待測(cè)水分含量的糧食。本實(shí)施例中，該射頻模塊13包括振蕩器130以及發(fā)射天線132， 該射頻模塊接收振蕩器130的信號(hào)以對(duì)頻譜展寬后的信號(hào)進(jìn)行射頻調(diào)制、并利用發(fā)射天線 132將調(diào)制的射頻信號(hào)發(fā)射向待測(cè)物體。