一种基于微波反射和区域C-扫描式的谷物含水率检测装置

本技术涉及机械装置、粮食无损检测、计算机断层成像、农业信息自动化领域，具体是涉及一种基于微波反射和区域c-扫描式的谷物含水率检测装置。

背景技术：

1、粮食水分含量是在储存粮食安全方面最重要的因素之一，直接影响粮食安全问题，严重影响粮食减损工艺质量。目前市面上谷物含水率检测技术主要有接触式、人工扦样等，不但费时费力，而且检测结果很片面不能准确反映整体谷物含水率信息，随着计算机技术的快速发展，微波断层成像技术已经成为一种对被测介质内的介电特性参数空间分布进行非接触式探测、信息提取、可视化的重要方法和测量手段，在医学、地质地理、工业过程监测应用中都有了深入研究和应用，但在堆积谷物水分分布检测方面应用仍然匮乏，缺乏可以实现区域化扫描的谷物含水率检测装置。

2、同时关于非接触式检测方式技术较少，基于微波反射式无损检测方法进行谷物水分检测的装置匮乏。微波是一种超高频电磁波，当微波穿过含有水分的谷物时，极性水分子会吸收微波能量，从而谷物对微波的吸收呈现很大的波动，可以通过微波确定谷物中水分含量，进而依据准确的等效介电特性数学模型和优化算法，换算出谷物中的水分含量，不仅可以测量谷物表面水分，也可在短时内透射谷物并探测其内部水分，而且具有测量精度高、非接触、无损、实时性强的检测优点。同时，相较于x线、γ射线等有害电离辐射方式，微波法还具有仪器无辐射危险，以及操作、使用安全等诸多优势。

3、结合两种技术，在微波反射式检测谷物含水率基础上，进行粮食入仓环节的谷物水分区域化检测。因此提出一种基于微波反射和区域c-扫描式的谷物含水率检测装置，本装置以入仓传送机械结构为基础，搭建一个服务于反射式微波检测和自动化区域c-扫描技术的检测装置，以此实现对谷物含水率的无损检测。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以基于反射式微波感知的带式入仓谷物区域扫描水分检测装置，有利于通过该装置实现对谷物含水率精确、高效、稳定检测。

2、为解决上述技术问题，本实用新型技术方案是谷物经过入粮箱进入传送带之后通过滚轮调节谷物高度，通过控制单元控制传送带传送到扫描区域之后暂停传送带传送，移动扫描单元装置开始对此区域谷物进行c-扫描移动，同时微波检测单元装置进行谷物水分检测，检测完毕之后传送带继续运转将谷物卸载回收到储粮箱中，检测装置经由上述流程完成对入仓谷物含水率的检测。

3、本实用新型提供一种基于微波对区域扫描谷物水分检测装置来完成，该装置包括：粮箱支架，传送装置支架，检测装置支架，传送装置，谷物高度调节装置，移动扫描单元装置，微波检测单元装置。

4、其中入粮箱上侧入口与铝型材固定作为整体，下侧出口放置在传送带左端上侧，高度略高于谷物高度调节装置，入粮箱由铝型材固定住整体放置在传送装置前端，整个传送装置由下面两个铝型材机架支撑，电机驱动传送带传输，传送装置两侧由压铸角铝各固定两个铝型材用以安放移动扫描单元装置，传送带控制器固定在传送装置支架侧面，谷物高度调节装置安装在检测装置支架最下方内侧，储粮箱放置在传送装置末端传送带下方，用于回收检测完毕的谷物。

5、其中移动扫描单元装置分为横向、纵向两个方向的移动，其中纵向步进电机固定块承载和固定步进电机，纵向丝杠固定块承载和固定滑杆、丝杠，步进电机驱动纵向滑块可以沿着丝杠纵向移动，纵向滑块连接固定横向滑杆、丝杠，横向步进电机驱动微波检测单元装置完成横向移动，在横向和纵向的移动过程中，纵向滑块、微波检测单元装置两侧均由滑杆辅助固定。

6、其中微波检测单元装置的横向滑块上侧与滑杆、丝杠连接，下侧与滑轨固定连接，滑轨和滑块组成直线导轨，实现高精度的直线运动，转动装置一侧固定在滑块上，另一侧固定连接喇叭天线，转动装置负责调节喇叭天线转动，将两个喇叭天线角度调节至需要的角度后，旋紧旋钮后可将喇叭天线固定在设定的角度位置。

7、与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：

8、(1)提供一种新的检测谷物水分方式：区域扫描式检测，横向和纵向步进电机驱动检测装置通过两侧滑杆沿着丝杆移动完成对特定区域的扫描。

9、(2)微波检测单元装置采用喇叭天线微波传感器，与移动扫描单元装置结合完成对谷物粮食入仓精确、高效、稳定含水率检测。

10、(3)通过设计可调节角度装置安装喇叭天线可以完成对传感器角度的控制，使微波检测单元装置达到一个最佳的测量角度，使得测量更加精确高效。

技术特征：

1.一种基于微波反射和区域c-扫描式的谷物含水率检测装置，包括：粮箱支架(100)，传送装置支架(101)，检测装置支架(102)，传送装置(4)，谷物高度调节装置(5)，移动扫描单元装置(6)，微波检测单元装置(7)；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的基于微波反射和区域c-扫描式的谷物含水率检测装置，其特征在于：其中入粮箱(1)上侧入口与铝型材固定作为整体，下侧出口放置在传送带左端上侧，高度略高于谷物高度调节装置，入粮箱(1)由铝型材固定住整体放置在传送装置(4)前端，整个传送装置(4)由下面两个铝型材机架支撑，电机(8)驱动传送带传输，传送装置(4)两侧由压铸角铝各固定两个铝型材用以安放移动扫描单元装置(6)，传送带控制器(3)固定在传送装置支架(101)侧面，谷物高度调节装置(5)安装在检测装置支架(102)最下方内侧，储粮箱(2)放置在传送装置(4)末端传送带下方，用于回收检测完毕的谷物。

3.根据权利要求1所述的基于微波反射和区域c-扫描式的谷物含水率检测装置，其特征在于：所述移动扫描单元装置(6)分为横向、纵向两个方向的移动，其中纵向步进电机固定块(12)承载和固定步进电机(11)，纵向丝杠固定块(16)承载和固定滑杆(13)、丝杠(14)，步进电机(11)驱动纵向滑块(15)可以沿着丝杠(14)纵向移动，纵向滑块(15)连接和固定滑杆(13)、丝杠(14)，横向步进电机(11)驱动微波检测单元装置(7)完成横向移动，在横向和纵向的移动过程中，纵向滑块(15)、微波检测单元装置(7)两侧均由滑杆(13)辅助固定。

4.根据权利要求1所述的基于微波反射和区域c-扫描式的谷物含水率检测装置，其特征在于：所述微波检测单元装置(7)的横向滑块(20)上侧与滑杆(13)、丝杠(14)连接，下侧与滑轨(21)固定连接，滑轨(21)和滑块(22)组成直线导轨，实现高精度的直线运动，转动装置(23)一侧固定在滑块(22)上，另一侧固定连接喇叭天线(24)，转动装置(23)负责调节喇叭天线(24)转动，将两个喇叭天线(24)角度调节至需要的角度后，旋紧旋钮后可将喇叭天线固定在设定的角度位置。

技术总结
本技术公开了一种基于微波反射和区域C‑扫描式的谷物含水率检测装置，包括粮箱支架、传送装置支架、检测装置支架、传送装置、谷物高度调节装置、移动扫描单元及微波检测单元，传送装置支架前端放置粮箱支架；粮箱支架架设入粮箱；传送装置支架架设传送装置，装置包括控制器、电机和传送带；传送带末端下方放置储粮箱；传送装置支架固定连接检测装置支架；检测装置支架固定连接移动扫描单元和谷物高度调节装置；谷物高度调节装置通过安装其上的调节块来调节滚轮高度；移动扫描装置装设微波检测单元。该装置可实现快速、高效的自动化谷物区域扫描和非接触式谷物含水率测量信号的采集，从而实现高空间分辨力的谷物水分分布异常在线检测。

技术研发人员：毛旭,尹超杰,陈度,代冬
受保护的技术使用者：中国农业大学
技术研发日：20230213
技术公布日：2024/2/6