专利名称：人参水分测试仪的制作方法
技术领域：
本发明为用于人参水分测试的仪器。
人参是一种珍贵中药材，在治病健身、出口创汇等方面可产生重大的社会、经济效益。但在人参收购、加工、保管等过程中，人参的水分含量是普遍关心和至关重要的。以往是人用手掰、凭经验，靠人感觉到的人参软硬程度来判断其水分含量。最近两年，有人用称重法测量人参水分含量，即称重-烘干-称重的办法。烘干是在95～100℃温度下烘烤五-十五小时，直至人参重量不变为止。这种方法需要精密天平，需要相当长的时间，设备繁杂不利于携带。
为了找到简便、快速、准确地测量人参水分含量的办法，设计出本发明的人参水分测试仪。
在研究人参物理特性过程中，发现在一定水分含量范围内，水分含量与电导电流的对数成线性关系;超过一定范围，经过修正也有一定对应关系。据此，设计了本发明的人参水分测试仪。
本发明的电子线路方框图由
图1给出。图1中，1为对数放大器，2为自动修正线路，3为数字显示部分，4为定标线路，5为电源，6为测试探头。对数放大器1的输出端连接自动修正线路2，输入端连接测试探头6;数字显示部分3与自动修正线路2、定标线路4相连接。
将测试探头6上的探针插入被测人参样品，则有电导电流输入到对数放大器1，当人参水分含量在10～20%时，数字显示部分3直接给出人参水分含量准确值;当人参水分含量在20%以上时，自动修正线路2起作用，使数字显示部分3也给出准确值。为了使仪器能测量准确，利用人参水分含量模拟电阻，调节定标线路4，可使测量误差低于1%。定标线路4还设有样品选择开关，用于测量不同品种人参(红参、白参)的水分含量。
下面对线路做具体说明。
一、对数放大器。
图2是对数放大器线路图。为了使对数放大器适于人参水分的测量，便于数字化处理，需要正确地选择电路参数。图1中，IR为参考电流，选择在0.9～1.3μA范围内，通过分压电阻R7和R8及参考电阻R6的选择，使参考电流IR确定为固定值，以确定为1.1μA为宜。分压电阻R7、R8的选择应使二者之比为3∶2。参考电阻R6为2M。图1中，R1为模拟校正电阻，做温度校正用;W1为斜率电位器;ui为测试探头接入端;Vo1为对数放大器输出与自动修正线路输入的连结点。
其他元件的选择大致如下R2＝10k;R3＝(2.6±0.2)K;R4为热敏电阻，阻值为(250±10)Ω，温度每升高1℃，要求阻值增加0.3%，为了使热敏电阻R4达到前述的要求，可选择紫铜线双股並绕，制成无感电阻;R5＝2K。
二、自动修正线路。
自动修正线路的输入回路，由线性输入回路加线性、指数並联输入回路组成。之后接反向放大器。
图3是自动修正线路图。图3中，T3为晶体管，构成指数输入回路;电阻R9、R10、W2一起构成线性输入回路;
由电阻R9、R10、温度校正电位器W2以及晶体管T3，构成自动修正线路的输入回路。R11为反馈电阻，A3为运算放大器，R11与A3构成反向放大器。W2与模拟校正电阻R1配合，可以对环境温度影响进行校正。
各电阻阻值选择为，R11＝51～100K，电阻R9、R10及温度校正电位器W2满足R9+R10+W2＝R11和R9∶R10∶W2＝3∶6∶2的关系。
图3中，C2是防自激电容，其大小为0.047～0.1μF，C2的一端接在线性输入回路与线性、指数並联输入回路的联结点，另一端接地。
三、数字显示部分。
图4是数字显示部分的线路图。图4中R12、R13为电阻，R12＝30K，R13＝2K;Vo3为数字显示部分与定标线路的联结点;Vo2为数字显示部分与自动修正线路的联结点;DPM为数字表。
四、定标线路。
定标线路由参考电压分压线路、截距微调电阻、同向放大器以及品种选择开关所构成。图5是定标线路图。图5中，电阻R15、R16、R17组成参考电压分压线路，W3为截距微调电阻，K为品种选择开关，A4为运算放大器，R14为同向放大器输入电阻，A4与R14构成同向放大器。品种选择开关的两个档次分别接在参考电压分压线路中的中间的电阻R16两端，对应不同品种(红参、白参)的测量。截距微调电阻W3跟参考电压分压线路串联，即与电阻R15、R16、R17串联，配合水分含量模拟电阻(图中未画出)、斜率电位器W1，在仪器出厂前进行定标，以保证仪器测量误差低于1%。由于参考电压分压线路由三个电阻R15、R16、R17构成，並与截距微调电阻W3串联，使得测量品种选择和定标集于同一线路中。
图5中各电阻的阻值可以选择为R14＝20K，R15＝10K，R16＝660Ω，R17＝10K。
以上各部分线路中的晶体管T1、T2、T3可选择为晶体管阵列，比如选用CA3086，以减小环境温差对测试仪器的影响;各线路中的运算放大器A1、A2、A3，A4可选择为高输入阻抗宽带四运放集成电路，比如选用LF347N。
五、电源。
可以采用一般的恒流充电电源。供电部分为蓄电池，可以用镉镍蓄电池。电源输出电压有两组一组为5V，供数字表使用，另一组为15V，经稳压后输出±5V，供测量线路各部分使用。
六、测试探头。
图6是测试探头示意图。图6中，7为探针，8为探针底座，9为屏蔽壳，10为手柄，11为双芯屏蔽线，12为插头。两个探针7制成园锥型，园锥顶角最好为20°±1°，两个探针7固定在耐高温高绝缘材料制成的探针底座8内，使探针针尖距离为(10±1)mm。探针7用强度较大的钢材制成，如用钨钢材料表面镀铬制成。探针底座8可以选用聚四氟乙烯材料制成。双芯屏蔽线11的两股芯线一端与插头11相接，另一端穿过手柄10与探针7底部相接。双芯屏蔽线11的屏蔽层与屏蔽壳9相接。探针底座8、手柄10安装在屏蔽壳9的两端。
为了测量准确，探针7最好制成以园台为基座的园锥形状，如图7所示的形状。园台基座与园锥同轴地制成一个整体，园台上与园锥底面相重叠的底面直径，略大于园锥底面直径;过园台、园锥轴线的截面跟它们的侧面所形成的交线是两两平行的。园锥顶角为20°±1°，园锥的高为(2.5±0.1)mm，即可以插入测试样品中的探针7长度可确定为2.5mm左右。
七、仪器的焊装。
各部分线路需要焊装在印刷线路板上，连同电源等一起装入机壳内。机壳面板装有数字表、电源开关、品种选择开关、温度校正旋钮、测试探头插座、充电电源插座以及充电指示灯等。
在印刷电路板焊接完毕后，应进行防潮处理，比如用防潮涂料进行涂敷，防潮涂料可以用有机玻璃溶液。
测试探头插座可选用高频插头座，並在焊接处涂敷防潮涂料。
本发明的人参水分测试仪原理可靠，线路独特，测试准确，快速直读，使用简便，易于携带，非常适于人参生产、加工、购销、保存等过程中使用。由于测量快速准确，有利于防止人参发霉变质，减少经济损失和索赔事件发生，从而产生重大的经济效益。
权利要求
1.一种由对数放大器1、数字显示部分3、电源5构成的人参水分测试仪，其特征在于其构成还包括有自动修正线路2、定标线路4和测试探头6，对数放大器1的输出端连接自动修正线路2，输入端连接测试探头6；数字显示部分3与自动修正线路2、定标线路4相连接。
2.按照权利要求1所述的人参水分测试仪，其特征在于所说自动修正线路2的输入回路，由线性输入回路加线性、指数並联输入回路组成，之后接反向放大器。
3.按照权利要求1、2所述的人参水分测试仪，其特征在于在自动修正线路2中接有防自激电容C2，其大小为0.047～0.1μF;防自激电容C2的一端接在线性输入回路与线性、指数並联输入回路的联结点，另一端接地。
4.按照权利要求1、2所述的人参水分测试仪，其特征在于所说的对数放大器1中的参考电流IR调节在0.9～1.3μA范围内的一个固定值上;热敏电阻R4用紫铜线双股並绕而成无感电阻，阻值为(250±10)Ω。
5.按照权利要求1、2所述的人参水分测试仪，其特征在于所说的定标线路4由参考电压分压线路、截距微调电阻W3、同向放大器以及品种选择开关所构成。由于参考电压分压线路由三个电阻R15、R16、R17构成，並与截距微调电阻W3串联，使得测量品种选择和定标集于同一线路中。
6.按照权利要求4所述的人参水分测试仪，其特征在于所说的定标线路4由参考电压分压线路、截距微调电阻W3、同向放大器以及品种选择开关所构成。由于参考电压分压线路由三个电阻R15、R16、R17构成，並与截距微调电阻W3串联，使得测量品种选择和定标集于同一线路中。
7.按照权利要求1所述的人参水分测试仪，其特征在于所说的测试探头6中，探针7制成园锥型，园锥顶角为20°±1°，两个探针7固定在耐高温高绝缘材料制成的探针底座8内，使探针针尖距离为(10±1)mm。
8.按照权利要求1.7所述的人参水分测试仪，其特征在于所说的测试探头6中，探针7制成以园台为基座的园锥形状，园台基座与园台同轴地制成一个整体，园台上与园锥底面相重叠的底面直径，略大于园锥底面直径;过园台、园锥轴线的截面跟它们的侧面所形成的交线是两两平行的。园锥顶角为20°±1°，园锥高为(2.5±0.1)mm。探针底座8用聚四氟乙烯材料制成。
9.按照权利要求1、2、6、7所述的人参水分测试仪，其特征在于各部分线路焊装在印刷线路板上，焊装完毕对印刷线路板及测试探头插座的焊接处用防潮涂料进行涂敷。
10.按照权利要求1、2、6、7所述的人参水分测试仪，其特征在于各线路中的晶体管T1、T2、T3选用晶体管阵列，以减小环境温差对测试仪器的影响;各线路中的运算放大器A1、A2、A3、A4选用高输入阻抗宽带四运放集成电路。
全文摘要
本发明为用于人参水分测试的仪器。由对数放大器、自动修正线路、数字显示部分、定标线路、电源以及测试探头所构成。本发明设计原理可靠，线路独特、测试准确、快速、简便、直接读数，而且携带方便。本发明非常适用于人参生产、加工、购销、保存等单位使用，为防止霉烂变质，减少损失，提高经济效益提供了一种新的测试仪器。
文档编号G01N27/00GK1034810SQ8810071
公开日1989年8月16日 申请日期1988年2月4日 优先权日1988年2月4日
发明者成怀畅, 权文富, 季卫东, 牛铁军, 刘海楼, 崔振先, 王延竹, 郭家峰 申请人:吉林大学应用技术服务公司