用于测量穗上玉米中的水分的装置和方法与流程
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年6月20日提交且名为“deviceandmethodformeasuringmoistureincornonear”的美国临时专利申请序列号62/522,485的优先权，所述专利申请以引用的方式整体并入本文。
发明领域
本公开涉及一种用于测量玉米中的水分的装置和方法，并且更确切地说涉及一种用于测量玉米穗，诸如在玉米植株上生长的玉米穗上的籽粒中的水分的装置和方法。
背景技术：
玉米中的水分(例如，水)量是玉米的营养成分的有力代表。随着水分量的增加，营养成分会减少。因此，经常测量含水量来确定玉米在出售时的价格。当水分量高于正常水平时，玉米的价格通常会打折扣。为了最大化玉米在出售时的价格，用户在收获之前测量水分，并且尝试以最优水分含量收获农作物。常规的测量水分的方法包括对每块田地中的多个玉米穗进行采样和脱壳，并且使用远离田地的台式仪器来测量含水量。某些仪器通过干燥玉米并测量干燥重量损失来测量水分。其他仪器通过化学反应(卡尔费休法)直接测量玉米中的水量。其他仪器还会通过发射诸如射频信号之类的信号使其穿过已收获的玉米并分析玉米对信号的影响来测量水分。
技术实现要素：
在一方面，一种测量玉米中的水分的方法包括在玉米穗在玉米植株上生长时将玉米穗可操作地联接到光谱仪。在玉米穗在玉米植株上生长时用光谱仪确定玉米穗中的水分量。
在另一方面，一种用于将光谱仪可操作地联接到玉米穗以测量玉米中的水分量的玉米接口包括被配置成附接到光谱仪的光谱仪接口。垫圈被支撑在光谱仪接口上。垫圈具有：外表面；内表面，所述内表面限定用于接纳玉米穗的内部空间；以及厚度，所述厚度在内表面与外表面之间延伸。垫圈限定从外表面延伸穿过垫圈的厚度直至内表面的开口。开口被成形和布置为在光谱仪安装件附接到光谱仪时与光谱仪的辐射源和辐射检测器中的至少一者对准。垫圈的内表面被配置成在被压靠在玉米穗上时顺应地接合玉米穗，以围绕开口在玉米穗与光谱仪的辐射源和辐射检测器中的所述至少一者之间形成光学密封。
在另一方面，一种用于测量玉米中的水分的水分测量仪包括手持式壳体。玉米接口安装在手持式壳体上并且具有一定厚度。玉米接口限定延伸穿过所述厚度的至少一个开口。玉米接口被配置成可操作地联接到玉米穗以围绕至少一个开口在玉米穗与玉米接口之间形成光学密封，以阻止环境光穿过玉米接口与玉米穗之间进入至少一个开口。辐射源被支撑在手持式壳体上并且被配置成在玉米可操作地联接到水分测量仪时穿过至少一个开口将辐射传送到玉米。检测器安装在手持式壳体上，并且被配置成检测穿过至少一个开口的辐射光谱并且产生表示检测到的辐射光谱的信号。测量处理器被配置成从检测器接收信号并且基于所述信号而确定玉米中的水分量。
其他特征在下文中将会部分地显而易见并且部分地指出。
附图说明
图1是用于测量玉米中的水分的水分测量仪的一个实施方案的透视图；
图2是水分测量仪的俯视图；
图3是使用中的测量玉米穗中的水分的水分测量仪的透视图；
图4是水分测量仪的光谱仪的前正视图，其中水分测量仪的玉米接口已被移除；
图5是光谱仪的部件的示意性框图；
图6是水分测量仪的玉米接口的透视图；
图7是玉米接口的俯视平面图；
图8是玉米接口的前正视图；
图9是玉米接口的安装件的透视图；
图10是接口的垫圈的背衬构件的俯视平面图；
图11是背衬构件的前正视图；
图12是垫圈的密封件的透视图；
图13是类似于图12所示的密封件的密封件的另一个实施方案的前正视图；
图14是可与图6至图8的接口互换使用的接口的另一个实施方案的俯视平面图；
图15是可与图6至图8和图14的接口互换使用的玉米接口的另一个实施方案的透视图；
图16是图15的玉米接口的安装接口的透视图；
图17a是将使用配备有图6至图8的玉米接口的水分测量仪取得的水分测量值与使用烤箱干燥方法取得的水分测量值进行比较的曲线图；并且
图17b是将使用配备有图15和图16的玉米接口的水分测量仪取得的水分测量值与使用烤箱干燥方法取得的水分测量值进行比较的曲线图。
贯穿附图，对应的附图标记指示对应的部分。
具体实施方式
参考图1至图3，大体上以附图标记10指示了用于测量玉米穗c(例如，非甜质玉米或甜玉米；广义上是农作物)的籽粒中的水分量的水分测量仪。将理解，尽管在所示的实施方案中被特别配置用于测量玉米c中的水分量，但是本文阐述的所示的水分测量仪10的教义在其他实施方案中可以适用于测量其他特性和/或田地中生长的其他农作物。水分测量仪10包括大体上以12指示的手持式光谱仪(广义上是便携式组成测量仪器)；以及大体上以14指示的玉米接口，所述玉米接口用于将玉米穗c可操作地联接到光谱仪以使得光谱仪能够测量玉米中的水分量。在所示的实施方案中，光谱仪12包括近红外(nir)光谱仪，所述nir光谱仪被配置成使用nir光谱来测量玉米c中的水分量。作为一个实例，合适的光谱仪硬件是由韩国的sunforestofincheon以名称h-100c出售的nir水分枪。然而，将理解，在其他实施方案中可以使用其他便携式组成测量仪器，诸如其他nir光谱仪或其他类型的测量仪器。如将在下文更详细地所解释，玉米接口14被配置成联接到玉米c以在玉米穗c与光谱仪12之间形成光学密封，以限制环境光对水分测量的影响。如下文进一步所解释，所示的水分测量仪10被配置成无损地测量田地中在穗上生长的玉米c的含水量，而不用为了获得样品测量而摘下玉米并且因此在稍后的收获中牺牲掉所述玉米。
参考图1至图4，光谱仪12包括手持式壳体20(广义上是支架)。壳体20具有在使用中面向玉米c的远(前)端部分20a。远端部分20a限定至少一个安装件，所述至少一个安装件被配置成相对于光谱仪12将玉米接口14安装在操作位置处，以使得光谱仪能够在玉米联接到玉米接口时测量玉米c。如图4所示，所示的安装件包括顶部和底部安装凹槽21a，以及第一侧和第二侧安装凹槽21b。如下文所解释，安装凹槽21a、21b接纳玉米接口14的对应的突片41a、41b，以用于将玉米接口14安装到安装件。在其他实施方案中可以使用将玉米接口14安装或固定到光谱仪12的其他方式。
在所示的实施方案中，壳体20限定手枪式握持部20b，所述手枪式握持部20b形成壳体的近(后)端部分并且被配置成供用户的手抓握来保持水分测量仪10。因此，光谱仪10是手持式和便携式装置。如图1所示，触发器22(广义上是致动器)被支撑在手枪式握持部20b上以供选择性地压下来致动光谱仪12。如下文所解释，当触发器22被压下时，光谱仪12朝向目标(例如，玉米c)发射辐射，检测目标的辐射光谱(例如，受到所发射的辐射的目标吸收、反射和/或透射部分影响的诸如nir光谱的辐射光谱)，分析表示检测到的辐射光谱的数据以确定目标中的水量，并且在安装在壳体20上的本地显示器24上显示对所确定的水量的指示。还将水分值存储在nir装置(存储器32)中，并且可以使用将nir装置连接到膝上型计算机或pc的usb连接线以csv格式文件检索所述水分值。
参考图4至图5，光谱仪12包括安装在壳体20的远端部分20a上的辐射源26(例如，电磁辐射源)和辐射检测器28。作为一个实例，本实施方案的辐射源26被配置成朝向目标传送近红外辐射(nir)。如下文所解释，玉米接口14被配置成将玉米穗c联接到光谱仪12，使得辐射源26朝向玉米穗传送辐射。在一个或多个实施方案中，可以使用任何合适的辐射源(例如，发光二极管、卤素灯、白炽灯、激光器、光管等)来发射辐射。某些辐射源被配置成向玉米c传送宽而亮的经过准直的辐射束，使得辐射中的至少一些通过籽粒之间的空隙传送到籽粒的侧部。
辐射检测器28被配置成检测辐射光谱。具体地说，所示的辐射检测器28被配置成检测起源于辐射源26的入射辐射的从玉米穗反射的辐射。例如，在一个实施方案中，辐射检测器28可以包括被配置用于感测电磁光谱的cmosaps传感器。辐射检测器28安装在壳体20上以检测来自辐射源26被配置成产生的辐射所至位置(例如，目标玉米c)的辐射光谱。在所示的实施方案中，辐射检测器28被配置成检测nir光谱中的辐射，例如具有约650nm至约950nm的波长的电磁辐射。辐射检测器28产生表示检测到的辐射光谱的信号。如下文所解释，联接到合适的存储器32的测量处理器30(图5)可操作地连接到辐射检测器30以接收信号，并且分析所述信号以确定玉米c中的水分量。在所示的实施方案中，测量处理器30被封闭在光谱仪12的壳体20的内部。在其他实施方案中，光谱仪可以被配置用于连接到远程处理器以执行一个或多个测量处理步骤。本地测量处理器30(或其他处理器)可操作地连接到触发器22，并且被配置为控制器以在触发器被压下时激活辐射源26和检测器28。电源(例如，电池；未示出)也被支撑在壳体20中，并且连接到处理器30、辐射源26和检测器28以为光谱仪12供电。
一般而言，测量处理器30被配置用于处理来自辐射检测器28的信号以确定目标的材料特性。如本领域中所已知，不同的组成以不同的方式与辐射相互作用。例如，水吸收处于某些波长的辐射，包括处于约698nm的波长的辐射。在所示的实施方案中，测量处理器30被配置成分析来自辐射检测器28的信号以确定玉米c中的水量。例如，测量处理器30可以使用来自辐射检测器28的信号有效地确定来自辐射源26的处于约650至约950nm的nir区域中的波长的被玉米c吸收的辐射量，所述辐射量指示反射辐射量；并且基于所确定的吸收辐射量而确定玉米c中的水分量。应理解，测量处理器30可以仅使用反射辐射量来确定玉米c中的水分量，因为吸收辐射量可以是基于反射辐射量。在其他实施方案中，测量处理器30可以被编程为使用检测到的辐射的另一个参数来确定玉米c或其他农作物的其他特性。在其他实施方案中，在约780nm至约2800nm的整个nir光谱范围内的不同波长可以用于确定其他特性。
测量处理器30可操作地连接到显示器24以显示所确定的水分量。在一个实施方案中，测量处理器30被配置成将水分量确定并指示为玉米c的水分重量百分比。在其他实施方案中，测量处理器30可以被配置成以其他度量单位确定玉米c中的水分量。测量处理器30进一步连接到本地存储器32。在所示的实施方案中，测量处理器30被配置成将来自检测器28的信号和/或玉米中的所确定的水分量存储在本地存储器32上。适当地，光谱仪12可以包括接口(例如，缆线连接器、无线发射器等)，所述接口用于将存储器32连接到远程装置(例如，计算机、移动装置等)以将数据从存储器传送到远程装置。
参考图6至图7，所示的玉米接口14包括安装接口40(广义上是光谱仪接口)，所述安装接口40用于将玉米接口以与光谱仪12的辐射源26和检测器28操作性对准的方式安装在光谱仪壳体20的安装件上。所示的安装接口40包括u形主体，所述u形主体具有大体上为弧形的近侧基部部分40a，以及从基部部分延伸的第一和第二臂部分40b。在所示的实施方案中，安装接口40包括通过3-d打印、成型、增材制造、机械加工或任何其他合适的工艺形成的塑料或金属结构的单件式主体。在其他实施方案中，安装接口40可以由多于一个零件构成和/或使用其他制造工艺来构造。
安装接口40包括从基部部分40a向近侧延伸的顶部和底部安装突片41a，以及从臂部分40b向近侧延伸的第一侧和第二侧安装突片41b。顶部和底部安装突片41a被配置成插入顶部和底部安装凹槽21a中，并且侧部安装突片41b被配置成插入壳体20的侧部安装凹槽21b中。在一个或多个实施方案中，安装突片41a、41b被配置成在接纳在凹槽21a、21b中时将接口14附接到光谱仪12。例如，在某些实施方案中，安装突片41a、41b可以被配置用于与凹槽21a、21b形成联锁接合、过盈配合和/或摩擦配合。突片41a、41b可以适当地从凹槽21a、21b移除，以准许将具有不同尺寸和/或设计的多个玉米接口14可互换地安装在光谱仪12上。例如，参考图7和图14，在一个实施方案中，测量装置10包括多个不同尺寸的可互换的玉米接口14、14'，所述可互换的玉米接口14、14'各自具有安装接口40，所述安装接口40包括用于将相应的接口安装在单个光谱仪12的安装结构(例如，凹槽21a、21b)上的基本上相同的安装结构(例如，突片41a、41b)。
如下文所解释，玉米接口14被配置成接收玉米穗c，使得玉米在安装接口40的内部空间中位于臂部分40b之间。臂部分40b可相对于基部部分40a弹性地弯曲并且远离彼此以适应不同尺寸的玉米穗c。在一个或多个实施方案中，玉米接口14(例如，臂部分40b)被配置成在光谱仪分析玉米穗时将玉米穗c相对于光谱仪12夹持并且保持到位。基部部分50限定传输开口46和检测开口48。当接口14安装在光谱仪12上时，发射开口46与辐射源26可操作地对准，以将辐射从源传送穿过传输开口。此外，检测开口28与检测器48可操作地对准，使得检测器被配置成检测穿过检测开口的辐射光谱。将理解，在其他实施方案中，安装接口可以限定另外的开口和/或被配置用于与光谱仪12的辐射源26和检测器28两者对准的单个开口。
参考图6至图8，玉米接口14还包括大体上以50指示的垫圈，所述垫圈附接到安装接口40以在使用中可操作地接合玉米穗c。垫圈50大体上是u形的，并且包括弧形的近侧基部部分50a，以及从基部部分延伸的第一和第二臂部分50b。垫圈50具有厚度t(图7)，所述厚度t在附接有安装接口40的外表面50i与限定内部空间的内表面50ii之间延伸，玉米穗c被接纳在所述内部空间中。在使用中，玉米c在垫圈50的内部空间中被接纳在臂部分50b之间并且顺应地接合由基部部分50a和臂部分的近侧区段限定的内表面50ii。
适当地，所示的垫圈50是有弹性的柔性的以使臂彼此分开适当的距离(并且增加由垫圈限定的内部空间)，以适应不同尺寸和形状的玉米穗c。因为安装接口40是有弹性的柔性的，垫圈的臂部分50b之间的开口可以通过使安装接口40的臂部分40b向外弯曲而扩张来接纳玉米穗c。当臂部分40b在弯曲之后松开时，垫圈50弹性地朝向其原始形状返回。垫圈50是可弹性地压缩的，以大体上顺应于玉米c的圆周，使得垫圈的内表面50ii紧密接触玉米。光信号从光源26穿过泡沫60/垫圈50夹层中的开口，并且在检测器28的前方通过泡沫60/垫圈50夹层中的开口进行检测。如下文所解释，泡沫60/垫圈50限定延伸穿过整个厚度的至少一个开口(包括光源26区域和检测器28区域两者)。至少一个开口被成形和布置用于将辐射从辐射源26传送到连接到垫圈50的玉米c和/或使用检测器28来检测来自玉米的穿过垫圈的辐射光谱。
在所示的实施方案中，垫圈50由连结在一起(例如，粘附、熔合、粘结等)的两个零件形成。垫圈50包括限定垫圈的外表面50i的背衬构件60，以及限定垫圈的内表面50ii的衬里或密封件70。背衬构件60是可弹性地压缩的并且被夹在密封件70与安装接口40之间。密封构件70顺应地接合玉米穗c，以在玉米与光谱仪12之间形成光学密封。将理解，在其他实施方案中，可以使用一个或多于两个零件来形成垫圈的背衬部分和密封部分。
参考图10和图11，背衬构件60包括大体上为u形的可压缩泡沫(例如，超缓冲聚氨酯泡沫)主体。在所示的实施方案中，背衬构件60是不透光的，并且被形成为弹性地偏置以具有所示的u形(例如，背衬构件60使用喷水工艺或其他机械加工工艺来成型或切割成形)，而不是将扁平的泡沫材料条弯曲成所需的形状。将背衬构件60形成为具有固有的u形而不是将泡沫条弯曲来形成u形可以提高使用中在垫圈50与玉米c之间形成的光学密封的品质，并且优化用于辐射源(46、66)和检测器(48、68)的开口。背衬构件60具有弧形基部部分60a，以及第一和第二臂部分60b。在所示的实施方案中，臂部分60b大体上彼此平行地延伸。在其他实施方案中，臂部分60b可以彼此成一角度延伸(例如，如图14所示，可互换的接口14'的背衬构件60'的臂部分60b'在其远离基部部分60a'延伸时向内会聚)。参考图10，基部部分60a具有第一厚度t1，并且臂部分具有大于第一厚度的第二厚度t2(例如，在一个实施方案中，厚度t2比厚度t1大至少约0.1英寸)。适当地，在所示的实施方案中，背衬构件60的厚度在臂部分60b与基部部分60a之间从第二厚度t2逐渐减小到第一厚度。例如，在一个实施方案中，厚度可以从约0.625英寸(第一厚度t1)逐渐减小到约0.50英寸(第二厚度t2)。在另一个实施方案中，厚度可以从约0.75英寸(第一厚度t1)逐渐减小到约0.50英寸(第二厚度t2)。在另一个实施方案中，厚度可以是恒定的，并且测得为约0.5英寸。基部部分60a具有内径ri和等于内径加上第一厚度t1的外径ro。在一个实施方案中，内径ri是在约0.85英寸至约1.15英寸(例如，约0.92英寸)的包含范围内。
参考图11，背衬构件60的基部部分60a限定开口66、68，所述开口66、68被配置成与安装接口40的开口46、48对准以在使用中将光谱仪12可操作地耦合到玉米穗c。所示的基部部分60a限定传输开口66和间隔开的检测开口68。当接口14安装在光谱仪12上时，传输开口66与传输开口46和辐射源26可操作地对准，以将辐射从辐射源传送穿过背衬构件60。此外，检测开口68与检测开口48和检测器28可操作地对准，使得检测器被配置成检测穿过背衬构件60的辐射光谱。将理解，在其他实施方案中，垫圈的背衬构件可以限定另外的开口和/或被配置用于与光谱仪的辐射源和检测器两者对准的单个开口。
参考图6至图18和图14，且如上所述，在某些实施方案中，水分测量仪10包括多个可互换的接口14、14'以将光谱仪12可操作地连接到不同尺寸的玉米穗c。在一个实施方案中，可互换的接口14、14'中的每一者包括具有背衬构件60、60'和密封构件70、70'的垫圈50、50'。为了改变可互换的接口14的几何形状以接纳不同尺寸的玉米穗c，可互换的接口14、14'的背衬构件60、60'可以具有不同的第一厚度t1和第二厚度t2、不同的内径ri和外径ro和/或不同的臂部分定向(例如，一个接口14的垫圈50的臂部分50b可以如图7所示平行地定向，而另一个接口14'的垫圈50'的臂部分50b'可以如图14所示在其远离基部部分50a'延伸时朝向彼此会聚)。另外，密封构件70、70'的形状和布置可以在可互换的玉米接口15之间变化，以适应不同形状和尺寸的玉米穗。在一个或多个实施方案中，只要常用尺寸安装部件(例如，突片41a、41b)对于玉米接口15中的每一个而言是相同的尺寸，安装接口的尺寸和形状就也可以在可互换的玉米接口之间变化以适应不同形状和尺寸的玉米穗。
参考图12，密封件70包括扁平的不透明材料(例如，
如图13所示，在其他实施方案中，密封件70'包括单个开口75'，所述单个开口75'被配置用于与光谱仪12的辐射源26和检测器28两者对准。在某些实施方案中，密封件70'与背衬构件和安装接口(未示出)一起使用，每一者同样限定大体上对应于单个开口75'的尺寸和形状的单个开口。在其他实施方案中，密封件可以限定其他数量的开口(例如，多于两个开口)以将玉米c可操作地耦合到光谱仪12。
参考图3和图12，当玉米接口14将玉米穗c可操作地联接到光谱仪12时，密封件70的中心部分70a围绕玉米穗c的一部分沿周向延伸并且接合籽粒。当玉米接口14被压靠在玉米c上时，密封件70在围绕传输开口76和检测开口78延伸的与玉米c的界面处形成光学密封。光学密封阻止环境光穿过玉米c与玉米接口14之间并且被光谱仪12检测到。因此，玉米接口14用作联接件，所述联接件用于将光谱仪12可操作地联接到玉米穗c，以控制玉米的检测器28检测到辐射光谱的位置处的条件以提高水分测量精度。尽管每个玉米穗c都具有不同的外部形状，但是安装件40、背衬构件60和密封件70的配置使得玉米接口14能够与一个或多个品种的不同玉米穗形成有效的光学密封。一些品种的玉米具有与其他品种明显不同的外径。使水分测量仪10包括多个可互换的接口14、14'使得所述装置能够与特性尺寸变化较大的甚至不同品种的玉米c形成始终有效的光学密封。
在一个实施方案中，在玉米在田地中生长时，使用水分测量仪10来测量玉米c中的水分量，而无需从生长的植株中分离出任何籽粒。最初，用户或其他水分测定器使田地中生长的玉米穗c上的籽粒暴露。如果尚未安装好，则用户将适合于田地中生长的玉米c的品种的可互换的接口14安装在光谱仪12上。用户之后使用接口14来将光谱仪12可操作地联接到暴露的籽粒。确切地说，将玉米穗c插入垫圈50的臂部分50b之间，直到暴露的籽粒接合密封件70的中心部分70a为止。在一些实施方案中，这需要使臂部分50b径向向外弯曲以适应玉米c。用户使垫圈50抵靠玉米c接合，以在光谱仪12与玉米之间形成光学密封。在垫圈50被压靠在玉米c上时，密封件70和/或背衬构件60可以压缩以顺应于穗。另外地或在替代方案中，安装接口40的臂部分40b可以向外弯曲或挠曲，使得密封件70更紧密地顺应于玉米穗c。在密封件70和玉米c的接合处的光学密封阻止至少一些(在一些实施方案中基本上所有)环境光穿过玉米穗c与光谱仪12之间的光学密封。例如，光学密封阻止环境光穿过检测开口48、68、78进入检测器28。
在光谱仪12可操作地联接到玉米穗c的情况下，用户可以使用光谱仪来测量玉米中的水分量。当用户压下触发器22时，测量处理器30致动辐射源26和检测器28。辐射源26通过传输开口46、66、76将nir辐射传输到玉米c。nir辐射中的一部分被玉米c中的水反射。检测器28检测穿过检测开口48、68、78的nir光谱并且将表示检测到的辐射光谱的信号传输到测量处理器30。测量处理器30分析接收到的信号以确定被玉米c吸收和/或反射的nir辐射量，并且使用所确定的吸收辐射量来确定玉米中的水分量。在所示的实施方案中，测量处理器30确定玉米的水分重量百分比，将所确定的水分量存储在存储器32中并且在显示器24上显示所确定的水分量。
在一些实施方案中，用户重复无损地测量来自整个田地中的多个位置处采样的穗的玉米c中的水分量的过程，以确定所述田地的平均含水量。在每种情况下，用户都在玉米穗在玉米植株上生长时测量玉米穗c的水分量，而无需从玉米植株摘下玉米穗和/或从穗中分离出玉米粒。用户可以使用水分数据来评估玉米c何时准备好被收获(例如，玉米何时将以最佳可能价格出售)。例如，用户可以将所确定的水分重量百分比与同出售时的最优价格相关联的阈值水分重量百分比进行比较(例如，阈值为25重量％水分)。当测得的水分百分比大于阈值水分百分比时，用户可以选择不收获玉米。用户只有在所确定的水分百分比小于或等于阈值水分百分比之后才可以选择收获玉米，从而最大化收获的玉米在出售时的价格。
尽管水分测量仪10在上文中被描述为用于测量田地中生长的玉米穗c中的水分，但是将理解，水分测量仪也可以在其他情况下使用。例如，在一个实施方案中，水分测量仪10用于测量温室中在穗上生长的玉米c中的水分。垫圈50被适当地配置成形成光学密封，所述光学密封限制来自温室灯具(例如，高压钠灯、金属卤化物灯、红色和蓝色led灯等)的灯光对水分测量的影响。此外，在某些实施方案中，水分测量仪10用于测量摘除的玉米穗中的水分。在一个实施方案中，玉米接口14被一个玉米接口替代，所述玉米接口包括具有与垫圈50大体上相同的配置的垫圈，但是具有明显更小的内径ri，使得垫圈被设定尺寸并被布置用于围绕玉米秸秆，而不是玉米穗形成光学密封。使用这个玉米接口，水分测量仪10可以用于测量玉米秸秆而不是玉米穗中的水分。在其他实施方案中，接口14被配置用于与另一种农作物(例如，水果诸如番茄、甜瓜等、或蔬菜诸如胡椒、黄瓜等)形成光学密封的接口替代，并且测量处理器30被编程用于基于表示检测到的光谱的信号而测量农作物中的水分量。在另一个实施方案中，水分测量仪10用于监测收获后玉米穗的干燥程度，以确保能维持种子品质(例如，发芽率)。如果种子干燥时间过长(即干燥到过低的水分含量)，则可能会损害种子品质。
参考图1，为了验证水分测量仪10的精确度，使用水分测量仪10来测量多个马齿种玉米穗c的水分，并且将由水分测量仪确定的水分测量值与通过本领域技术人员认为可靠又准确的常规方法确定的水分测量值进行比较。通过使用10％至25％、20％至45％和40％至65％的特定％水分模型范围，这些测量值已被证实符合10％至65％的玉米水分％范围。下文在表1和表2中呈现了一些实例。确切地说，下表1示出了使用水分测定仪10和常规方法(用烘箱干燥玉米并确定干燥重量损失)以水分重量百分比为单位对39个采样的玉米穗c取得的水分测量值的比较。下表2示出了使用水分测量仪10和由瑞典的perteninstrumentsgroupofstockholm出售的pertenda7200台式光学水分测量仪以水分重量百分比为单位对21个采样的玉米穗c取得的水分测量值的比较。将表1中的基于nir数据的预测的％水分值与实际％水分值(基于烘箱干燥)进行比较，所比较的％水分测量值具有大于0.05的统计学上等效的p值(0.098)。表3中呈现了使用针对甜玉米开发的水分模型对每个穗的两个不同部位处的甜玉米进行最初测试获得的数据。在每种比较中，所比较的水分测量值具有大于0.05的统计学上等效的p值(对于表1中的值，p值为0.192；对于表2中的值，p值为0.167)。因此，使用测量仪10获得的无损水分测量已被确定为大致上与测量玉米中的水分量的常规台式方法一样准确，但是却不用为了获得测量值而在收获之前破坏采样的玉米。
表1：使用测量仪10和常规烘箱干燥重量法取得的玉米水分测量值的比较
表2：使用测量仪10和pertenda7200台式仪器取得的玉米水分测量值的比较
表3：使用测量仪10和常规烘箱干燥重量法取得的甜玉米水分测量值的比较
参考图15和图16，可以与水分测量仪10一起使用的玉米接口的另一个实施方案大体上以附图标记14”指示。玉米接口14”与玉米接口14基本上相同，除了下文论述的差异。在一个或多个实施方案中，玉米接口14”的安装接口40”包括一个或多个止动件90”，所述一个或多个止动件90”有助于将玉米穗c定位在玉米接口中的适当位置处以测量玉米的含水量。在所示的实施方案中，安装接口40”包括沿着安装接口的基部部分40a”的顶部的间隔开的位置处的三个止动突片90”，以及沿着安装接口的基部部分的底部的间隔开的位置处的三个止动突片。沿着基部部分40a”的顶部和底部，所示的安装接口40”包括：第一止动突片90”，所述第一止动突片90”大体上与传输开口46”对准；第二止动突片，所述第二止动突片大体上与检测开口48”对准；以及第三止动突片，所述第三止动突片被间隔在第一止动突片与第二止动突片之间。止动突片90”中的每一者从安装接口40”的基部部分40a”向内朝向玉米接口14”的内部突出。在所示的实施方案中，顶部止动突片90”沿着垫圈50”的顶部向内延伸，并且底部止动突片沿着垫圈的底部向内延伸。止动突片90”中的每一者向内延伸到自由端，所述自由端相对于垫圈50”的内表面在外侧间隔开(例如，在所示的实施方案中，止动突片的自由端位于与背衬构件60”的内表面相邻之处，并且相对于密封件70”的外表面在外侧略微地隔开)。在一或多个实施方案中，止动件90”基本上是刚性的。当将玉米穗c定位在玉米接口14”中时，止动突片90”的自由端限制能够向后朝向安装接口40”的基部部分40a”推动穗的程度。止动突片90”同样限制玉米穗c能够压缩垫圈50”的程度。适当地，止动突片90”使玉米穗c的向后运动终止于玉米穗在水分测量仪10中被正确地定位来测量玉米穗的组成的位置处。在某些实施方案中，玉米接口14”可以与玉米接口14、14'互换使用。
参考图17a和图17b，为了测试止动突片90”对由水分测量仪10取得的水分测量值的品质的影响，使用配备有玉米接口14和玉米接口14”的水分测量仪来测量若干个玉米穗的含水量，并且将这些测量值与使用上文描述的烤箱干燥方法取得的对照测量值进行比较。图17a示出了使用玉米接口14实现的水分测量值与烤箱干燥对照测量值的比较；并且图17b示出了使用玉米接口14”实现的水分测量值与烤箱干燥对照测量值的比较。可以看到，使用玉米接口14和玉米接口14”两者通过水分测量仪10取得的测量值非常紧密地追随对照测量值。已发现通过配备有玉米接口14”的水分测量仪10取得的测量值比通过配备有玉米接口14的水分测量仪10取得的测量值略微更精确。可以相信，止动突片90”通过以下方式促成提高的测量精度：接合玉米以将玉米定位在适于获得精确的水分测量的位置处。
将理解，安装接口40的止动突片90”只是一种能够有助于相对于水分测量仪10正确地定位玉米穗的机构。在一个或多个实施方案中也可以使用其他止动件配置。此外，在某些实施方案中，可以预期的是，玉米接口可以包括铰接的蛤壳式结构，所述铰链的蛤壳式结构被配置成围绕玉米穗的周长闭合并且将玉米穗正确地定位在蛤壳中以进行水分测量。
在介绍本发明或其实施方案的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意图表示有一个或多个这种元件。术语“包含”、“包括”和“具有”意图是包括性的，并且表示除了所列元件外，可能还有其他元件。
由于在不脱离本发明的范围的情况下可以对以上结构、产品和方法进行各种改变，因此上文描述中包含的并在附图中示出的所有内容都意图解释为说明性的而不具有限制意义。
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