基于扩频的双通道粮食水分测量方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及粮食水分测量技术领域，尤其涉及一种基于扩频的双通道粮食水分测 量方法和装置。
【背景技术】
[0002] 小麦等粮食在收购、存储、运输和加工的过程中，水分的检测和控制非常重要。
[0003] 目前，现有技术中的小麦等粮食中的水分的检测方法为：通过微波水分检测设备 采用单参数（幅度）测量方式来测量小麦中的水分数据，再利用放射性元素（例如铯）产生 的Y射线来测量小麦的容重，根据该容重对小麦中的水分数据进行修正，提高测量精度。
[0004] 上述现有技术中的小麦等粮食中的水分的检测方法的缺点为：铯等放射性元素对 粮食有一定的辐射污染，虽然元素铯的衰减快，积累效果不明显，但对于高品质面粉加工还 是产生了一定影响。同时，放射性元素的使用受到了国家公安部门的严格管制，设备的使 用、管理成本高。
【发明内容】
[0005] 本发明的实施例提供了一种基于扩频的双通道粮食水分测量方法和装置，以实现 有效地、安全地测量粮食中的水分含量。
[0006] 本发明实施例提供了如下方案：
[0007] -种基于扩频的双通道粮食水分测量方法，包括：
[0008] 利用伪随机序列信号对原始微波信号进行调制处理，得到伪码扩频微波信号，将 所述伪码扩频微波信号分别经过测量通道和参考通道进行传输，所述测量通道中包含待测 量水分的粮食；
[0009] 利用所述伪随机序列信号对所述测量通道的输出信号进行解调处理得到测试信 号，利用所述伪随机序列信号对所述参考通道的输出信号进行解调处理得到参考信号，根 据所述测试信号和参考信号的幅度差值得到所述原始微波信号对应的能量衰减Λρ，根据 所述测试信号的互相关函数计算出所述原始微波信号对应的相位移△Φ;
[0010] 根据所述能量衰减Λ ρ、相位移Λ φ计算出所述测量通道中的待测量水分的粮食 中的水分含量。
[0011] 所述的利用伪随机序列信号对原始微波信号进行调制处理，得到伪码扩频微波信 号，将所述伪码扩频微波信号分别经过测量通道和参考通道进行传输，所述测量通道中包 含待测量水分的粮食，包括：
[0012] 设置两路结构完全一致的通道：测试通道与参考通道，所述测试通道、参考通道中 都包括发送天线和接收天线，所述测量通道中包含待测量水分的粮食；
[0013] 将原始微波信号与伪随机序列信号进行相乘调制处理，得到伪码扩频微波信号， 所述伪随机序列信号与所述测试通道、参考通道中的干扰信号不相关，利用功分器将所述 伪码扩频微波信号分成两路伪码扩频微波信号，所述测量通道中的发射天线将一路伪码扩 频微波信号在所述测量通道中进行发射，所述参考通道中的发射天线将一路伪码扩频微波 信号在所述参考通道中进行发射。
[0014] 所述的利用所述伪随机序列信号对所述测量通道的输出信号进行解调处理得到 测试信号，利用所述伪随机序列信号对所述参考通道的输出信号进行解调处理得到参考信 号，根据所述测试信号和参考信号的幅度差值得到所述原始微波信号对应的能量衰减Λ P， 包括：
[0015] 所述测量通道中的接收机捕获到所述测量通道的输出信号，所述参考通道中的接 收机捕获到所述参考通道的输出信号，利用所述伪随机序列信号对所述测量通道的输出信 号的数字采样信号进行所述相乘调制处理对应的相关解调处理得到测试信号，利用所述伪 随机序列信号对所述参考通道的输出信号的数字采样信号进行所述相乘调制处理对应的 相关解调处理得到参考信号。
[0016] 测量出所述测试信号的幅度峰值为Pl，测量出所述参考信号的幅度峰值为ρ 2，则 所述原始微波信号对应的能量衰减Λρ的计算公式为：
[0017] Δρ = [ρ「ρ2] 0
[0018] 所述的根据所述测试信号的互相关函数计算出所述原始微波信号对应的相位移 Δ Φ ,包括：
[0019] 设所述测量通道中的发射机发射的微波信号为S(t)，所述测试信号为x(t)，所述 测量通道的噪声干扰信号为m(t)，所述伪随机序列信号为X。(t)，所述X (t)的接收时间和 所述s(t)的发射时间之间的时间差为t。，所述s(t)和所述m(t)互不相关；
[0020] 贝U :x(t) = s(t)+m(t)
[0021] y(t) = x(t-t〇)
[0022] 用所述x。(t)和所述y (t)进行伪码相关运算，得到所述x。(t)和所述y (t)的相关 函数 Rxy( τ )，
[0023] Rxy ( τ ) = E (y (t+ τ ) · χ。(t))
[0024] 所述Ε表示伪码相关运算，所述τ表示所述X()(t)的相位延迟量，测量出所述 Μτ)的极大值，所述Rxy(T)的极大值对应的τ值为τ。，设f为所述原始微波信号的频 率，则所述原始微波信号对应的相位移△ Φ的计算公式为：
[0025] Δφ = 2Jifx0〇
[0026] 所述的根据所述能量衰减Λ p、相位移Λ φ计算出所述测量通道中的待测量水分 的粮食中的水分含量，包括：
[0027] 设所述测量通道中的待测量水分的粮食的厚度为Υ、疏密度为Ρ，待测量水分的 粮食中的水分含量为X ;
[0028] 贝IJ :
[0031] 式中，kp k2、k3、k4均为设定的待测量水分的粮食的回归系数，解得待测量水分的 粮食中的水分含量X的计算公式为：
[0033] 一种基于扩频的双通道粮食水分测量装置，包括：
[0034] 微波信号调制模块，用于利用伪随机序列信号对原始微波信号进行调制处理，得 到伪码扩频微波信号；
[0035] 微波信号传输模块，用于将所述伪码扩频微波信号分别经过测量通道和参考通道 进行传输，所述测量通道中包含待测量水分的粮食；
[0036] 微波信号解调模块，用于利用所述伪随机序列信号对所述测量通道的输出信号进 行解调处理得到测试信号，利用所述伪随机序列信号对所述参考通道的输出信号进行解调 处理得到参考信号；
[0037] 能量衰减和相位移计算模块，用于根据所述测试信号和参考信号的幅度差值得到 所述原始微波信号对应的能量衰减Λρ，根据所述测试信号的互相关函数计算出所述原始 微波信号对应的相位移△ Φ ;
[0038] 水分含量计算模块，用于根据所述能量衰减Λρ、相位移△ Φ计算出所述测量通 道中的待测量水分的粮食中的水分含量。
[0039] 所述的微波信号调制模块，用于将原始微波信号与伪随机序列信号进行相乘调制 处理，得到伪码扩频微波信号，所述伪随机序列信号与所述测试通道、参考通道中的干扰信 号不相关；
[0040] 所述的微波信号传输模块，用于设置两路结构完全一致的通道：测试通道与参考 通道，所述测试通道、参考通道中都包括发送天线和接收天线，所述测量通道中包含待测量 水分的粮食；
[0041] 利用功分器将所述伪码扩频微波信号分成两路伪码扩频微波信号，所述测量通道 中的发射天线将一路伪码扩频微波信号在所述测量通道中进行发射，所述参考通道中的发 射天线将一路伪码扩频微波信号在所述参考通道中进行发射。
[0042] 所述的微波信号解调模块，用于通过所述测量通道中的接收机捕获到所述测量通 道的输出信号，通过所述参考通道中的接收机捕获到所述参考通道的输出信号，利用所述 伪随机序列信号对所述测量通道的输出信号的数字采样信号进行所述相乘调制处理对应 的相关解调处理得到测试信号，利用所述伪随机序列信号对所述参考通道的输出信号的数 字采样信号进行所述相乘调制处理对应的相关解调处理得到参考信号；
[0043] 所述的能量衰减和相位移计算模块，用于测量出所述测试信号的幅度峰值为Pl， 测量出所述参考信号的幅度峰值为Ρ2，则所述原始微波信号对应的能量衰减Λρ的计算公 式为：
[0044] Δ p = [ρ「ρ2];
[0045] 设所述测量通道中的发射机发射的微波信号为s (t)，所述测试信号为X (t)，所述 测量通道的噪声干扰信号为m(t)，所述伪随机序列信号为X。(t)，所述X (t)的接收时间和 所述s(t)的发射时间之间的时间差为t。，所述s(t)和所述m(t)互不相关；