自校准高精度在线检测玉米水分的系统及方法与流程

本发明涉及玉米水分检测，特别涉及一种自校准高精度在线检测玉米水分的系统及方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

2、目前国内外对于玉米水分在线测量系统的研究主要以水分检测方法，以及数学模型的研究为主。近几年来，出现各种转换电路的玉米水分在线测量系统，由于采用的转换电路的不同，测量传感器的类型不同，测量出来的水分值也有区别，目前玉米水分在线测量系统以检测电路加检测传感器以及数字积分电路构成，由于影响玉米水分检测的因素有种类、空隙、温度、转换电路的电压差、容积密度、环境的相对湿度，还有操作人员的操作方法等等，而目前的玉米水分在线检测系统的电路或者数学模型虽然能够检测玉米的水分，但是因为其水分曲线是通过数学公式拟合后获得，无法全面兼顾上述因素带来的误差，导致检测精度较低、同一样本重复检测重复率不高。

3、发明人发现，影响目前玉米水分在线检测精度和重复率的因素，主要是传统的玉米种子水粉检测设备只有一组检测传感器，在收货季节，玉米水分的分布范围比较大，会超出目前主流的在线检测设备的有效范围，使检测精度下降；不同于静态检测玉米水分，在线检测玉米水分装置安装于联合收获机，发动机抖动会造成设备异常噪声，影响检测，联合收获机装粮食时紧实度会有偏差，会影响同一样本的重复检测的重复率。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种自校准高精度在线检测玉米水分的系统及方法，通过设计多组精准称重电路和玉米种子介电常数检测电路，利用多组电路参数一致的原理实现系统自校准，可变的高频发生电路可以根据玉米种子的含水量自动调整工作频率，使整个系统工作在精度最高的中心频率，以保证检测精度，同时利用同一批种子整体介电常数趋于一致的原理，修正经验数据库标定好的检测数据，以提高在线检测玉米种子水分精度问题，解决了同一批种子重复检测重复率低的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种自校准高精度在线检测玉米水分的装置。

4、一种自校准高精度在线检测玉米水分的装置，包括：第一可变电容、第二可变电容、误差调整电路模块、频率可变的高频发生器电路模块以及玉米种子水分检测电路模块；

5、第一可变电容的第一端与第二可变电容的第一端分别与误差调整电路模块的第一端连接，误差调整电路模块的第二端与高频发生器电路模块的第一端连接；

6、误差调整电路模块的第三端经第一电阻与玉米种子水分检测电路模块的输入端连接，误差调整电路模块的第三端经第二电阻后与高频发生器电路模块的第二端以及第二可变电容的第二端汇接后接地；

7、高频发生器电路模块的第三端与玉米种子水分检测电路模块的输入端连接，第一变电阻的第一端与玉米种子水分检测电路模块的输入端连接。

8、作为本发明第一方面进一步的限定，第二可变电容为基准电容，第二可变电容的参数值跟随第一可变电容进行变化。

9、作为本发明第一方面进一步的限定，根据误差检测电路的检测结果，高频发生电路产生针对第一可变电容和第二可变电容的最佳工作频率，第二可变电容完全跟随第一可变电容的变化，整个电路始终工作在中心频率。

10、作为本发明第一方面进一步的限定，在内筒和外筒中间部分增加绝缘隔板，通过四个电极进行玉米种子水分检测。

11、第二方面，本发明提供了一种自校准高精度在线检测玉米水分的方法。

12、一种自校准高精度在线检测玉米水分的方法，利用本发明第一方面所述的自校准高精度在线检测玉米水分的装置，包括以下过程：

13、根据种子的温度数据和重量数据，依据数据库中的经验数据控制高频发生器电路模块产生一个高频信号；

14、读取检测样品在两个对称传感器中的介电常数，根据介电常数与玉米种子水分之间关系查表获取玉米种子的含水量；

15、判断两组传感器的检测数据是否相同，如是，则进入下一步；如否，则继续调整高频发生器电路模块输出高频信号直至两组传感器的检测数据相同，进入下一步；

16、获取该含水量下的最佳工作频率，如果与当前工作频率一致，此时系统工作于最佳工作频率，则进入下一步；否则，控制高频发生器电路模块输出新的高频信号，重新进行检测，直到实际工作频率与最佳工作频率保持一致，系统工作于最佳工作频率，进入下一步；

17、当两个对称传感器的差异在设定范围内时，以最佳工作频率下的含水量为最终含水量检测值。

18、作为本发明第二方面进一步的限定，当两个对称传感器的差异超出设定范围时，将两传感器的介电常数相加取平均值得到校正量，将两传感器的介电常数相减之后除以2得到系统误差，以校正量与系统误差的加和为校正后的介电常数，以校正后的介电常数对应的含水量为最终含水量检测值。

19、第三方面，本发明提供了一种自校准高精度在线检测玉米水分的系统。

20、一种自校准高精度在线检测玉米水分的系统，利用本发明第一方面所述的自校准高精度在线检测玉米水分的装置，包括以下过程：

21、高频信号生成模块，被配置为：根据种子的温度数据和重量数据，依据数据库中的经验数据控制高频发生器电路模块产生一个高频信号；

22、含水量初步计算模块，被配置为：读取检测样品在两个对称传感器中的介电常数，根据介电常数与玉米种子水分之间关系查表获取玉米种子的含水量；

23、传感器校验模块，被配置为：判断两组传感器的检测数据是否相同，如是，则进入下一步；如否，则继续调整高频发生器电路模块输出高频信号直至两组传感器的检测数据相同，进入下一步；

24、频率校验模块，被配置为：获取该含水量下的最佳工作频率，如果与当前工作频率一致，此时系统工作于最佳工作频率，则进入下一步；否则，控制高频发生器电路模块输出新的高频信号，重新进行检测，直到实际工作频率与最佳工作频率保持一致，系统工作于最佳工作频率，进入下一步；

25、最终含水量生成模块，被配置为：当两个对称传感器的差异在设定范围内时，以最佳工作频率下的含水量为最终含水量检测值。

26、作为本发明第三方面进一步的限定，最终含水量生成模块中，当两个对称传感器的差异超出设定范围时，将两传感器的介电常数相加取平均值得到校正量，将两传感器的介电常数相减之后除以2得到系统误差，以校正量与系统误差的加和为校正后的介电常数，以校正后的介电常数对应的含水量为最终含水量检测值。

27、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的自校准高精度在线检测玉米水分的方法中的步骤。

28、第五方面，本发明提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的自校准高精度在线检测玉米水分的方法中的步骤。

29、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

30、1、本发明创新的提出了一种自校准高精度在线检测玉米水分的策略，通过设计多组精准称重电路和玉米种子介电常数检测电路，利用多组电路参数一致的原理实现系统自校准，可变的高频发生电路可以根据玉米种子的含水量自动调整工作频率，使整个系统工作在精度最高的中心频率，以保证检测精度。

31、2、本发明创新的提出了一种自校准高精度在线检测玉米水分的策略，利用同一批种子整体介电常数趋于一致的原理，修正经验数据库标定好的检测数据，以提高在线检测玉米种子水分精度问题，解决了同一批种子重复检测重复率低的问题。

32、3、本发明创新的提出了一种自校准高精度在线检测玉米水分的策略，通过设计两组或者多组参数一致的玉米水分检测传感器进行电路自校准，辅以称重电路、温度传感电路，利用可变频的高频电路产生高频信号，实时测量种子的温度、重量以及介电常数值，并对测得数据的进行差值分析，过滤掉传感器本身带来的系统误差，动态分析种子逐渐失水时重量的变化和电路参数的对应关系，建立了完整的玉米水分曲线，在后续的玉米水分测量过程中通过检测电路参数变化，直接通过查表获得玉米种子的含水量。

33、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。