专利名称：比较型物料湿度检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种物料湿度检测仪，特别是一种将待测物料与已知含水量基准物料样品相比较，从而知道待测物料含水量值的比较型物料湿度检测仪。
背景技术：
在实际生产生活中，有时需要知道某种物料或多种材料混合成的物料水份含量，通常采用的方法是用手或肉眼粗略估测，或使用标准计量仪进行检测，或使用烘干称重法……等等。但这些方法并不能完全满足生产、生活中的实际需要比如用手或肉眼估测法结果误差太大，而用标准计量仪器检测，虽然能够保证有很高的精确度，但单次可检测的物料量很小，而且必须把物料移到仪器内部才能够进行检测，设备投资大，对检测人员技术水平要求高，工作量大，使用也不方便。使用烘干称重法，在配料加水初期可以使用，在生产周期过程中难以使用。而且这几种方法都具有一个明显的缺点，就是要想知道大批量物料堆中的某一部位或多个部位的物料含水量，必须把被测物挪离原位置，即无法对原物料堆中的某一内部点位物料含水量进行原状态检测，而且这种需要在某些场合下是很重要的，如天麻及其它真菌类种植，或特殊的种植、养殖场中。另外，在实际生产、生活中物料含水量往往不是必须精确地保持在某个点位，而是要求在某一个区间即可。以中药材天麻种植为例，在天麻种植后的长达一年之久的生长期内，在不同的季节要求栽培砂土保持在不同的含水量区间，如春秋季在56％-65％、夏季在40-50％，、冬季在50％-40％，这样能保证天麻有最佳的生长速度而且又不生病害，这就需要定期对栽培砂土进行含水量检测，根据检测结果分清情况进行补水。目前天麻实际生产过程中栽培砂土的含水量基本上都是采用手扒开砂土，用肉眼凭直观来进行检测，其误差是很大的。另外在天麻生长周期中，生长在木棒上的蜜环菌的菌丝大部分是在春季与天麻种子联结起来的，当年的夏、秋、冬季直到收获之前都不能破坏这种联结，天麻种子与给它供应养料的蜜环菌菌丝体的位置状态是不能变动的。因为一旦变动，菌丝体与天麻种的联系中断，天麻就会停止生长，死亡甚至腐烂，给生产造成不可挽回的损失。再者，由于天麻是长年生长在栽培砂土的内部，而栽培砂土的外部水分蒸分速度明显高于内部，内部和外部的含水量往往有很大差别，并且由于物料水分的向下渗透作用，导致栽培砂土的内部和外部、上层、中层和下层的含水量有很大的差别，所以只靠观察浅层砂土是很难知道内部的含水量。由于天麻种是栽培在砂土内部，给天麻供给营养的蜜环菌是一种真菌，寄生在栽培料木棒上，极易受空气中的杂菌污染，造成生产上的损失。所以，要想保证天麻体在不同季节在不同的含水量区间的栽培砂土中生长，就要对栽培砂土内部含水量进行定期检测，更要保证在检测过程中尽量不破坏原物料的状态。由于这些特殊的要求，通常的手扒开，用肉眼观察法，精密的专用计量仪器检测法及烘干称重法等等检测方法，在这些场合就无法使用了。而且在大面积生产的情况下进行定期多点位的检测工作，即使勉强使用上述的检测方法不仅需要很多时间，其劳动量也是很大的。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种能够基本上不破坏被检测物料的原来状态，即可对物料的内部、外部、上中下部等进行方便检测的仪器，并且要具有检测时间快速、操作简单，便于携带，可在一般的生产场地随处可使用的一种可与已知含水量的基准样品物料进行比较，从而直观地显示出被测物料与样品物料的含水量差别的一种比较型物料湿度检测仪。
本实用新型的技术方案是采用一个具有一定长度的具有二个相互绝缘的电极的单杆或双杆的检测头，将物料含水量转换为一个相对的电信号，并将这个电信号经过由三块集成电路组成的电子电路处理，处理过后的电信号通过电表表头直观地显示物料湿度。
本实用新型的优点是这种检测仪能够在尽可能小的程度上改变甚至不改变原物料状态、结构的情况下，对物料内部、外部、上中下部等具有一定深度的物料部位的含水量进行检测，具有检测快速、显示直观、操作简便、体积小、重量轻，可随身携带，并可在一般的生产现场操作使用，能节省时间，降低劳动强席，并较好地解决了现有检测方式在检测过程中对物料内的生长物造成损坏和污染的问题。
图1为本实用新型检测仪外型结构示意图图2为本实用新型电路图图中1表壳、2表盘、3指针、4指示灯、5调校旋钮、6检测头
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，在表壳1上设置带指针3及刻度数的表盘2、指示灯4、调校旋钮5和检测头6的接插孔，它们分别与表壳1内电子电路连接。
图2为本实用新型的电路图，整个电路由三部分组成图中电容器C2左边为物料含水量检测部分的电路，最右边的集成块IC3与供电电源EC按钮开关AN组成稳压电路，其余为电源电压检测指标电路。
稳压电路部分工作原理用8节普通干电池串联后得到12伏电源EC，IC3集成稳压块7806将供电电源进行处理后，输出一个稳定的6伏电压的电源给整个检测仪供电。
设置电源电压检测电路的原因是为使物料含水量检测电路部分正常工作，首先必须保证稳压电路始终输出6伏的稳定电压，但在电池用旧后，干电池电压下降，由于IC3稳压集成块输入输出端电压差最低不得低于3伏，才能保证IC3正常工作，如低于3伏时，也就是EC电压低于9伏时，就必须更换干电池。电源电压检测指示电路工作原理为由R13和二极管D1、D2组成一个串联电路，在D1、D2串联电路两端形成了一个1.1伏左右的稳定电压。由R11与R12组成一个串联电路，对电源EC电压进行分压，这样，在R12上的电压降随干电池供电电压EC的高低而变化。D1、D2串联电路两端电压经IC2-2组成的电压跟随器的输出电压与R12上的电压经由IC2-1组成的跟随器的输出电压，分别送入由IC2-3、R14、R15和R16组成的准施密特触发器进行比较，其结果为当R12两端电压高于D1、D2串联电路两端电压时，IC2-3输出—高电压，经由IC2-4组成的电压跟随器，输出给发光二极管LED和R17组成的电路，使LED1发光，指示干电池电压正常。此时由IC1-4组成的电压比较电路输出一个高电压，使LED2熄灭。当干电池用旧后，当下降到9伏时，R12两端电压低于D1、D2串联电路两端电压，使IC2-3组成的施密特电路输出低电压，此时，IC2-1跟随器也输出低电压，从而使LED1熄灭，而IC1-4组成的电压比较器输出一个低电压，使LED2发光，指示干电池已经用旧，需要更换电池才能正常工作。
物料含水量检测电路部分工作原理为图2左下方虚线框内所示为一单杆或双杆的相互绝缘的两个电极组成的检测头，它是一个将物料含水量转换为一个对应电压值的物理传感器。其工作原理为检测头将物料含水量转换为一个等效电阻RX1，其阻值大小与物料含水量多少成反比。RX1与选择开关KW1所选电阻R3或R4或R5相并联，得到一个等效电阻RX2，这个RX2与电阻R1、R2和RW1串联，取出R1、R2联接点的电压，经由IC1-1组成的电压跟随器输入到由IC1-2、R6、R7、R8和KW2及R9-1～R9-11所组成的反相电压放大器，比较放大，输出电压经由IC1-3组成的电压跟随器输出给指针V1指示。
工作过程为为物料含水量较低时，RX1等效电阻值较高，RX2也随之较高，R1、R2连接点电压较高，使IC1-1输出电压也较高，此输出电压与由R7、R8分压出来的3伏电压相比较进行反相放大后，使IC1-2输出电压下降，电压跟随器IC1-3输出电压也下降，指针指示数值也下降。当物料含水量较高时，RX1等效电阻下降，RX2电阻值也随之下降，R1、R2连接点电压也下降，使反相放大器输出电压上升，IC1-3输出电压跟随上升，使指针指示数上升。由此可见，通过指示数值，可显示出物料含水量的高低。
设置电阻R1、R2的目的是由于物料含水量从0到100％区间的等效电阻变化很大，等效电阻与含水量的对应关系是非线性的，即电路测高含水量物料到低含水量物料时的等效电阻值在平均分布于表头上的刻度线性严重不一致，为求改善这种非线性关系，才加入R1和R2。R1和R2的另一个作用是把物料含水量转换成的等效电阻变化的范围区间尽可能地全部在表头刻度上表现出来。KW1的作用是选择一合适的并联电阻，与物料等效电阻RX1并联，除进一步改善上述线性关系外，另一个作用是更好地选择物料测量范围区间的中间值位置。当测高含水量物料时，例如含水量中心在50％-90％时，中心位置在70％，测此种物料时可将KW1打在R3接通位置。而在用于测量含水量在30％-70％时(如天麻种植等)中心位置在50％，KW1打在R4接通位置，而在用于测量含水量在10％-50％区间时，中心位置在30％，KW1打在R5接通位置。其次，物料原材料的结构不同，也是选择KW1的一个原因。
KW2的多点选择设置思路是由于全国各地水源成分有差异，比如含盐量、酸碱度，多种杂质含量的不同，导致不同水源相同含水量的物料在检测仪表头刻度上读数也有较大差异，这样就降低了仪器检测结果的准确性。设置KW2的目的在于适应全国不同地区、不同水质对检测结果的影响，其作用是使选择的档位与当地水质构成条件相对应，使反相放大器IC1-2的放大倍数随水质成份的不同而做相应改变，拓宽了仪器的地域使用条件。
RW1的作用是当传感器探头悬空时，调节RW1使表头在刻度设一个定点指示，其目的是使仪器脱离表头指示的死区，进入线性放大状态。另外一个作用是，跟随KW1的选择点而适应被测物料的含水量区间。
本实施例的使用过程初次使用时，首先要调校仪器，即先根据需检测的物料含水量区间来选择KW1的档位。如天麻种植，砂土含水量中间值为50％左右，区间为30％-70％，就要把KW1放在档位2，即与R4相连接的位置。如被测物料含水量中间值为30％左右，区间为10-50％，就要把KW1放在档位3，即与R5相连接的位置。如被测物料含水量中间值为70左右，区间为50％-90％，就要把档位放在档位1，即与R3连通位置。选好KW1档位后，先将RW2打在中间位置，再将KW2先打在中间档位6上，然后调整RW1的阻值，使表头指示在刻度的10％位置上(即10伏表头的1伏位置)。然后准备一个用标准计量仪器或烘干称重法或人手干物料掺水法等方法鉴定出来的已知含水量的基准样品物料(如天麻生产用50％含水量基准样品)，把仪器检测头插在这一物料中，然后观察表头指针在哪个刻度上。如低于表头5伏刻度(即表头5伏位置，即对应为50％物料含水量)，就要把KW2向上打一或两个档位，即7或8档位，此时要再把检测头悬空，调RW1使表头指针在1伏的位置(10％刻度上)，再把检测头插入已知的50％含水量物料中，如表头指针指在5刻度位置或接近位置即为调好，再调整RW2使指针正指5伏位置，如还离5伏位置较远，就要把KW2再向上打一或两个档位，即9或10档位，直至检测头在物料中时，表头指针指在5或5刻度附近为止。同样道理，如高于表头5伏刻度，就要把KW2向下打一、两个档位，即5或4档位，此时再把检测头悬空，再调RW1使表头指针指在1伏位置，然后再把检测头插入已知50％含水量时物料中，如此时指针指在5伏刻度位置或5伏左右，即为调整好，如仍高于5伏刻度，就要把KW2再向下打1或2个档位即档位3或2位置上，如此再把检测头悬空调RW1，如此调校，直到表头指针指在5伏位置或5伏刻度附近为止。这时，调整工作即告结束。以后就只在每次使用前把检测头悬空，调RW1使表头指针指在10％即1伏刻度位置即可，KW2档位不再变动。当然，如果改变使用场地，因水质不同，也要重新做上述调整。另外，在改变物料材料构成成份时，也要做重新调整。调整工作结束后，进行大面积多点检测时，只需将检测头插入等测物料里，同时按下按钮开关，即可在表头上指示出物料含水量，指在5伏度即为50％含水量，指在4伏即为40％含水量，指在6伏即为60％含水量，依次类推。对单个检测点的含水量检测，在1秒钟内即可完成，即提高了工作效率，又节省了时间，降低了劳动强度，更重要的是，基本不改变物料原来的状态，即可得出物料内部的含水量值。
由于本实用新型是一种比较型检测仪器，只在与标准已知含水量物料样品含水量指示值附近检测结果比较准确，而在样品含水量值向高低两方的检测精确度逐渐下降。但由于实际生产中，真正的使用范围都有一个含水量区间，如天麻春季栽培砂土含水量在45％-65％之间，在此区间，天麻都可很好生长，所以，虽然有样品含水量值为中心，向含水量高低两方向检测精确度逐涟下降的缺点，但仍不影响使用效果，并且换来了检测速度快，劳动强度低，不破坏被测物料原来的状态结构，并且具有操作简便，携带简便、生产现场随处可用，以及仪器成本较低等优点，仍不失为一种生产生活中的一个好帮手，解决了实际生产中的一个难题，具有很高的实用价值。
图中RW147K，R1、R215K，R6、R7、R810K，R46、8K、R520K，R9-1-R9-10 10K、R10、R125.1K、R1133K、R3、R13、R14、R1533K、R1633OK、R17、R18470Ω、D1、D21N4148、RW210K、LED1、2红绿发光二极管V110V电压表头，IC1、2LM 324 IC3780权利要求1.比较型物料湿度检测仪，其特征在于在表壳(1)上设置带指针(3)及刻度数的表盘(2)、指示灯(4)、调拨旋钮(5)和检测头(6)的接插孔，它们分别与表壳(1)内电子电路连接。
2.根据权利要求1所述的比较型物料湿度检测仪，其特征在于电路由三部分组成，物料湿度检测电路，IC3与供电电源EC按钮开关AN组成的稳压电路以及电源电压检测指示电路。
专利摘要本实用新型公开了一种比较型物料湿度检测仪，在表壳(1)上设置带指针(3)及刻度数的表盘(2)、指示灯(4)、调拨旋钮(5)和探测头(6)的接插孔，它们分别与表壳(1)内电子电路连接，整个电路由三部分组成，为物料湿度检测电路，稳压电路以及电源电压检测指示电路。检测头将物料含水量转换成一个相对应的电信号，并将这个电信号经过电子电路处理通过表盘上的刻度数直观地显示出来。本实用新型结构简单，成本低廉，操作简便，解决了现有检测方式在检测过程中对物料内的生长物造成损失和污染问题，是一种理想的物料湿度检测仪。
文档编号G01N27/04GK2524243SQ0221826
公开日2002年12月4日 申请日期2002年1月8日 优先权日2002年1月8日
发明者申文龙, 张政 申请人:申文龙, 张政