水分测量装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水分测量领域，尤其涉及一种可应用于粮食水分测量的水分测量装置 及方法。
【背景技术】
[0002] 粮食干燥是农产品加工中的重要环节，而快速、准确、实时地测量粮食水分是实现 粮食加工、储存的关键。
[0003] 现有技术中有利用单参数微波测量粮食水分的方法，其利用水分对微波能量的吸 收间接测量粮食含水量，然而该种水分测量方法的精准度不足，常需利用Y射线测容重对 含水量进行修正，使得测量环节繁琐不便。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有粮食水分测量方法步骤繁琐的问题，本发明提供一种可应用于粮食 水分测量的水分测量装置及方法，该种水分测量装置及方法具有测量精准度高、步骤简便 的优点。
[0005] 本发明实施例提供一种水分测量装置，用于测量物体的水分含量，该水分测量装 置包括：信号源，用于提供测量水分的信号；扩频模块，用于利用扩频码序列调制所述信号 源提供的信号以展宽信号的频谱；射频模块，用于将频谱展宽后的信号调制成为射频信号 并发射向待测物体；混频模块，用于接收射过待测物体的射频信号，并将接收到的射频信号 进行混频；解扩模块，用于利用扩频码序列来相关解扩混频后的信号；以及水分测定模块， 用于根据解扩后的信号延迟量和功率衰减值测定待测物体的水分含量。
[0006] 上述实施例中，所述扩频模块为直接序列扩频模块，其包括伪随机序列发生器，该 扩频模块利用伪随机序列发生器产生的扩频码序列调制所述信号源提供的信号，以展宽信 号的频谱。
[0007] 上述实施例中，所述伪随机序列发生器为11位巴克码发生器。
[0008] 上述实施例中，所述混频模块还包括放大器，该放大器用于将接收到的射频信号 放大，混频模块将放大器放大后的信号进行混频。
[0009] 上述实施例中，所述水分测定模块直接测量伪码信号的相位和功率值以获得信号 延迟量和功率衰减值。
[0010] 本发明实施例还提供一种水分测量方法，用于测量物体的水分含量，该水分测量 方法包括步骤：利用信号源提供一信号；利用扩频码序列调制所述信号源提供的信号以展 宽信号的频谱；将频谱展宽后的信号调制成为射频信号并发射向待测物体；接收射过待测 物体的射频信号；将接收到的射频信号进行混频；利用扩频码序列来相关解扩混频后的信 号；根据解扩后的信号延迟量和功率衰减值测定待测物体的水分含量。
[0011] 上述实施例中，所述"利用扩频码序列调制所述信号源提供的信号以展宽信号的 频谱"的步骤采用直接序列扩频的方式展宽信号的频谱。
[0012] 上述实施例中，所述扩频码序列为11位巴克码。
[0013] 上述实施例中，所述"将接收到的射频信号进行混频"的步骤先将接收到的射频信 号放大、再将放大后的信号进行混频。
[0014] 上述实施例中，所述"根据解扩后的信号延迟量和功率衰减值测定待测物体的水 分含量"的步骤通过直接测量伪码信号的相位和功率值获得信号延迟量和功率衰减值。
[0015] 本发明的上述水分测量装置及方法，将扩频码发射和接收技术应用到水分检测装 置中，通过高精度的微波信号延迟量和功率衰减值，间接获得粮食的含水量，避免了传统的 单参数微波测量方案需利用Y射线测容重对含水量进行修正的缺点，提高了测量的准确 度且步骤简便。此外，利用11位巴克码作为伪随机序列时，还能进一步提高水分测量的准 确度，时间测量精度能够从〇. 2纳秒（ns)提高一个数量级到0. 02纳秒（ns)。
【附图说明】
[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。
[0017] 图1是根据本发明实施例的一种水分测量装置的功能模块图。
[0018] 图2是伪随机序列的理想相关函数波形图。
[0019] 图3是伪随机序列的实际相关函数波形图。
[0020] 图4是11位巴克码的实际相关函数波形图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。显 然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例， 都应属于本发明保护的范围。
[0022] 图1是根据本发明实施例的一种水分测量装置的功能模块图。该水分测量装置包 括信号源11、扩频模块12、射频模块13、混频模块14、解扩模块15以及水分测定模块16。
[0023] 所述信号源11，用于提供测量水分的信号。
[0024] 所述扩频模块12,用于利用扩频码序列调制所述信号源提供的信号以展宽信号的 频谱。本实施例中，该扩频模块12为直接序列扩频模块，其包括伪随机序列发生器120,该 扩频模块利用伪随机序列发生器120产生的扩频码序列调制所述信号源提供的信号，以展 宽信号的频谱。
[0025] 需要说明的是，该伪随机序列发生器120可用于产生m序列码、Gold序列码、类 Gold序列码等。
[0026] 优选的，该伪随机序列发生器120为11位巴克码发生器，原因在于：
[0027] 伪随机序列是周期函数，因此自相关函数亦为周期函数，它是以周期N。重复的。相 关函数时域表达式为：
[0029] 其相关函数（伪随机序列的理想相关函数）的波形如图2所示，而实际的伪随机 序列相关函数则如图3所示，伪随机序列的相关函数在非对准条件下，相关值是随机不确 定的，该现象造成超前、滞后通道相关值的不一致，从而会对扩频测量的时间精度造成不良 影响。
[0030] 巴克码是一个非周期序列，一个η位的巴克码为{Χ1，Χ2，Χ3, · · ·Χη。），每个码 元只可能取值+1或-1，它的自相关函数为：
[0032] 到目前为止，已找到的只有10组，并且已经证明在长度小于12100的范围内不存 在其他长度的巴克码，已知的长度为11的巴克码如下：
[0033] 【1，1，1，-1，-1，-1，1，-1， -1，1，-1 】，
[0034] 长度为11的巴克码实际的相关函数波形图如图4所示.。长度为11的巴克码的 相关函数具有理想相关函数特性。将长度为11的巴克码应用于双通道水分测量，可极大的 提高时间测量精度。
[0035] 所述射频模块13,用于将频谱展宽后的信号调制成为射频信号并发射向待测物 体，如待测水分含量的粮食。本实施例中，该射频模块13包括振荡器130以及发射天线132， 该射频模块接收振荡器130的信号以对频谱展宽后的信号进行射频调制、并利用发射天线 132将调制的射频信号发射向待测物体。