窑用在线检测木材含水率分析仪的制作方法

本实用新型涉及窑用在线检测木材含水率分析仪，属于木材含水率分析技术领域。

背景技术：

木材干燥是木材加工生产的重要环节，直接影响木材的质量和利用率，在森林资源日见短缺的情况下显得尤为重要，而木材含水率是木材干燥选取干燥基准最为重要的指标之一，也是评价木材干燥质量重要指标之一。目前，绝干称重法是木材含水率最为精确的检测方法，但在木材干燥生产过程中使用称重法工序较为复杂且不方便，所以在木材干燥生产过程中木材含水率的检测一般采用电阻法。

中国专利《木材含水率测量装置》，公开号为2347167，公开了一种用于木材干燥设备系统中的木材含水率测量装置，其电路结构包括测量探针、对数放大器、去记忆电路、V/F转换电路、光电隔离电路、接口和电源电路，该实用新型在一定程度上提高了木材含水率测量的分辨率和精度，但是没有考虑到干燥过程中窑内温度的变化对测量的影响。中国专利《基于多传感器数据融合的木材含水率智能检测装置》中，公开号为201255729，采用多个传感器检测窑内的温度、平衡含水率、木材含水率参数，经过信号调理模块、数据采集模块把温度、平衡含水率、木材含水率的等效电信号作为数据融合模型输入，最终融合输出木材含水率值。中国专利《一种木材含水率检测校验装置》，公开号为104483231A，公开的装置结构包括感应部分、数据处理部分和显示屏，解决了现有装置含水率检测不准确，不能实现对于不同树种在不同温度下木材含水率的测量，并且对不同温度不同含水率的木材含水率进行校验的问题。但是都没有对检测到的木材电阻进行区分测量。

技术实现要素：

本实用新型目的是为了解决现有木材含水率分析仪对所有待检测的木材含水率电阻进行相同形式的分析测量，造成含水率检测不准确的问题，提供了一种窑用在线检测木材含水率分析仪。

本实用新型所述窑用在线检测木材含水率分析仪，它包括六对木材含水率检测钉、两个平衡含水率传感器、两个材芯温度传感器、滤波电路、数值比较器、树种修正电路、电阻中值测量电路、电阻高值测量电路、AD转换电路、温度修正器、控制器、触摸屏和选择开关，

六对木材含水率检测钉分别用于检测窑内六处指定位置的木材含水率，木材含水率检测钉插入到木材内部；两个平衡含水率传感器分别用于检测窑内两个指定位置的干燥介质平衡含水率；两个材芯温度传感器分别用于检测窑内两个指定位置的木材材芯温度，材芯温度传感器插入到木材内部；

触摸屏的检测类型控制信号输出端连接控制器的检测类型控制信号输入端，控制器的树种修正控制信号输出端连接树种修正电路的树种控制信号输入端，控制器的温度修正控制信号输出端连接温度修正器的温度修正控制信号输入端；控制器的数据采集选择控制信号输出端连接选择开关的选择控制信号输入端；

六对木材含水率检测钉的含水率信号输出端与选择开关的六个含水率信号输入端一一对接，两个平衡含水率传感器的平衡含水率信号输出端与选择开关的两个平衡含水率信号输入端一一对接，两个材芯温度传感器的材芯温度信号输出端与选择开关的两个材芯温度信号输入端一一对接；选择开关的信号输出端连接滤波电路的信号输入端，滤波电路的信号输出端连接数值比较器的信号输入端，数值比较器的低信号输出端连接树种修正电路的低信号输入端，数值比较器的高信号输出端连接树种修正电路的高信号输入端，树种修正电路的低信号输出端连接电阻中值测量电路的信号输入端，树种修正电路的高信号输出端连接电阻高值测量电路的信号输入端，电阻中值测量电路的测量信号输出端连接AD转换电路的模拟信号输入端，电阻高值测量电路的测量信号输出端连接AD转换电路的模拟信号输入端，AD转换电路的数字信号输出端连接温度修正器的数字信号输入端，温度修正器的数字信号输出端连接控制器的采集信号输入端，控制器的采集信号输出端连接触摸屏的显示信号输入端。

它还包括隔离电路和通讯电路，控制器的通讯信号通过隔离电路与通讯电路进行传递。

它还包括电源电路，电源电路用于为控制器提供工作电源。

树种修正电路为具有四档阻值的金属膜电阻电路。

每对木材含水率检测钉中，两个木材含水率检测钉相距30mm。

本实用新型的优点：本实用新型用于实时检测木材含水率，能连续对窑内木材进行跟踪检测，具有检测速度快、精度高且可多点测量，读数直观，操作简便等特点。它通过触摸屏曲线和数字显示干燥窑内木材当前的含水率时间曲线和当前温度，并根据各种木材的电阻特性而设立了树种修正，根据干燥过程中窑内的温度不同而设立了温度修正，从而减小了测量误差。运用电阻中值和高值测量技术，保证木材水分测量的高灵敏度与精确度，进而快速精确的得到木材含水率。

本实用新型对检测到的木材含水率电阻进行区分测量，采用电阻中值、电阻高值测量技术对检测到的木材含水率电阻进行区分测量，进一步保障了检测结果的准确性。

本实用新型从检测源头上使电阻测量更加快速精确，采用LCD触摸屏以数字和曲线两种方式实时显示木材含水率、平衡含水率和材芯温度，方便用户实时了解木材干燥过程情况。

附图说明

图1是本实用新型所述窑用在线检测木材含水率分析仪的原理框图；

图2是一组木材含水率检测钉插入木材内部的位置示意图；图中A表示一组中两个木材含水率检测钉的距离为30mm，B表示木材宽度，C表示二分之一木材厚度；

图3是材芯温度传感器插入木材内部的位置示意图；图中E表示二分之一木材厚度，F表示二分之一木材宽度，G表示二分之一木材长度。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述窑用在线检测木材含水率分析仪，它包括六对木材含水率检测钉1、两个平衡含水率传感器2、两个材芯温度传感器3、滤波电路4、数值比较器5、树种修正电路6、电阻中值测量电路7、电阻高值测量电路8、AD转换电路9、温度修正器10、控制器11、触摸屏12和选择开关13，

六对木材含水率检测钉1分别用于检测窑内六处指定位置的木材含水率，木材含水率检测钉1插入到木材内部；两个平衡含水率传感器2分别用于检测窑内两个指定位置的干燥介质平衡含水率；两个材芯温度传感器3分别用于检测窑内两个指定位置的木材材芯温度，材芯温度传感器3插入到木材内部；

触摸屏12的检测类型控制信号输出端连接控制器11的检测类型控制信号输入端，控制器11的树种修正控制信号输出端连接树种修正电路6的树种控制信号输入端，控制器11的温度修正控制信号输出端连接温度修正器10的温度修正控制信号输入端；控制器11的数据采集选择控制信号输出端连接选择开关13的选择控制信号输入端；

六对木材含水率检测钉1的含水率信号输出端与选择开关13的六个含水率信号输入端一一对接，两个平衡含水率传感器2的平衡含水率信号输出端与选择开关13的两个平衡含水率信号输入端一一对接，两个材芯温度传感器3的材芯温度信号输出端与选择开关13的两个材芯温度信号输入端一一对接；选择开关13的信号输出端连接滤波电路4的信号输入端，滤波电路4的信号输出端连接数值比较器5的信号输入端，数值比较器5的低信号输出端连接树种修正电路6的低信号输入端，数值比较器5的高信号输出端连接树种修正电路6的高信号输入端，树种修正电路6的低信号输出端连接电阻中值测量电路7的信号输入端，树种修正电路6的高信号输出端连接电阻高值测量电路8的信号输入端，电阻中值测量电路7的测量信号输出端连接AD转换电路9的模拟信号输入端，电阻高值测量电路8的测量信号输出端连接AD转换电路9的模拟信号输入端，AD转换电路9的数字信号输出端连接温度修正器10的数字信号输入端，温度修正器10的数字信号输出端连接控制器11的采集信号输入端，控制器11的采集信号输出端连接触摸屏12的显示信号输入端。

它还包括隔离电路14和通讯电路15，控制器11的通讯信号通过隔离电路14与通讯电路15进行传递。

它还包括电源电路16，电源电路16用于为控制器11提供工作电源。

树种修正电路6为具有四档阻值的金属膜电阻电路。

每对木材含水率检测钉1中，两个木材含水率检测钉1相距30mm。

工作过程：首先由触摸屏向控制器输入信号确定当前的含水率检测为哪个档位的树种修正模式。比如在树种修正电路6中对应不同的树种，共设置四档不同的修正档位。然后在相应的树种修正模式下，检测信号顺次传递，再经温度修正器进行温度修正，最后经触摸屏进行数据显示。

触摸屏12可进行LCD显示，并具有按键。Rs232与LCD触摸屏进行通讯，Rs485与外界设备进行通讯。六对木材含水率检测钉1、两个平衡含水率传感器2和两个材芯温度传感器3经选择开关13在控制器选择控制信号的控制下进行选择传送采集数据；电阻中值测量电路7采用非平衡电桥法；电阻高值测量电路8采用RC放电与标准值比较法相结合的方式。控制器11作为主控芯片与外围电路进行输入输出信号传送时均设置隔离电路，控制器与选择开关13的控制输出信号通过光电耦合器PS2801进行隔离；控制器与AD转换电路9之间的信号交换通过数字隔离器ADUM1401进行隔离；控制器与通讯电路15，比如Rs232的收发芯片MAX3232CPE之间的信号交换通过数字隔离器ADUM1201进行隔离。

电源电路16可用于分别对分析仪中的用电器件进行供电，防止出现供电不足或电源间的串扰，具体如下：VCC和+5V_T由电源芯片WRB2405MT所产生，VCC与+5V_T通过隔离电源芯片B0505LT所隔离，VCC给主控芯片供电，+5V_T给Rs232/Rs485通讯电路供电；+5V1和+5V2由电源芯片URA2412ZP、LM2805所产生，+5V1与+5V2通过磁珠所隔离，+5V2是给继电器和继电器驱动器所供电，+5V1给其余芯片进行供电。这种供电方式对主控芯片进行了多种方式的隔离，同时对电源电路进行了分组，保证了系统在相对恶劣的干燥环境中能够稳定运行。

所述的温度修正器根据材芯温度传感器采集的窑内木材的材芯温度自动进行温度补偿，温度修正范围为20℃—140℃。考虑到实际干燥的方便性，采用1点材芯温度值补偿3点木材含水率值，通过实验证明：该种补偿方式和一点材芯温度值补偿一点含水率值这种一对一方式相比几乎无差距。树种修正电路6根据常用干燥树种参数设置修正档位，在LCD触摸屏上选择相应种类的树种，主控芯片对树种修正电路6进行控制，接入或者切除相应的金属膜电阻，从而对不同种类的树种进行修正。

下面给出一个具体实施的完整过程：

一、沿干燥窑长度方向上均匀的选取6点木材含水率测点，每个木材含水率测点设有一对木材含水率检测钉，其中2点同时设有材芯温度传感器。木材含水率检测钉和材芯温度传感器的具体接入方式分别如图2、图3所示。在干燥窑的前后壁面上各选取一个平衡含水率测点，每个平衡含水率测点设有一个平衡含水率传感器。

二、对传感器与本木材含水率分析仪进行连接：木材含水率检测钉和平衡含水率传感器的连接导线采用耐高温双芯屏蔽导线，导线的一端连接到一对木材含水率检测钉或平衡含水率传感器上，另一端连接到本含水率分析仪的接线柱上。温度传感器的连接导线采用耐高温三芯屏蔽导线，导线一段连接到本含水率分析仪的接线柱上。

三、对本含水率分析仪进行开机预热15分钟。

四、根据要干燥木材的树种在LCD触摸屏上选择相应的档位。

五、在LCD触摸屏上会逐渐出现6点木材含水率值、2点平衡含水率值和2点材芯温度值，同时会实时显示相应测量值的LCD曲线。