专利名称:电子湿度计的制作方法
本发明涉及用于测量谷物含水量的电子湿度计，特别涉及一种能校正被测含水量误差的电子湿度计，该误差是由于每种谷物样品重量不同于标准重量造成的。
在1983年10月4日颁布的美国专利NO4，408，128中公开了一种电子湿度计，该专利是授予富吉达(Fuzita)的。并已转让给本发明的受让人，一个电子湿度计测量被测对象的电容量，这是通过将被测对象置于正负两极之间来实现的，并根据事先确定好的含水量与电性能之间的关系指示含水量的值。
一种测量物体的样品，例如，谷物置于量杯内然后注入具有以两个电极作为侧壁的湿度计谷物容器内。测量两电极间的电容量的变化，并将其转换为谷物的含水量。
这个电容量的变化取决于谷物样品的重量和含水量。然而，装入量杯的谷物重量对每种样品是不确定的，即其与谷物的形状和大小有关，而形状和大小又随谷物种类不同而不同，并与谷物的压实程度，即与密度的大小有关。
若用于测量含水量并放在湿度计容器内的抽样谷物，取其重量恒定，则湿度计需要一个秤的配重而且要比测量放在一量杯里的恒定体积的谷物水份要化费更多的时间。
如果象美国专利NO3，794，911里所公开的那样，所用的测量系统里的样品容器，通过一个悬挂的弹簧，使其达到恒定重量值时去接通一个微型开关，那么有必要延迟开关的动作-以使谷物样品的注入力，不致于通过谷物的惯性而使该开关动作，否则将导致所指示的含水量的值偏低。
因此，本发明的一个目的是为提供这样一种电子湿度计根据置于湿度计一对电极间样品的电容，测量样品的含水量的比例，并能校正由于每种样品重量不同于标准重量所引起的被测含水量比例的误差。
根据本发明，可提供这样一种电子湿度计能校正每种样品的含水量测值，该测值根据放置于一个电场里的或者说在两个电极之间的样品的电容量。被校正的误差是由于每种样品不同于标准重量引起，并以比例于样品重量的一个电信号形式出现，从而降低了每种样品的密度。
本发明连同附图详述如下，就附图而言图1是样品重量和电容之间的关系图;
图2是一个传统湿度计的输出图;
图3是本发明湿度计的电路方框图;
图4是本发明湿度计的输出图;
图5是表示负载一电容变换器13的结构示意图;
图6是根据本发明的一个湿度计实施例的电路方框图;和图7a和7b是振荡器14实例的详细电路图。
图1表示谷物样品的重量和一个电子湿度计两极间电容的关系。由图1可见谷物含水量最多的曲线21具有比其他两曲线22和23较大的电容。在图1中，零重量的电容C0取决于湿度计的电极结构。当重复抽取体积恒定的谷物，样品的重量分布在如图1中围绕标准重量W5的整个重量范围24内。由图可见曲线21至23在范围24内实际上均是直线。因为曲线21至23在低值范围内不是线性，所以标准重量W必须设定在高值。在本发明的湿度计内，标准重量W选为200g。
图2中，横轴表示标准湿度，这是根据日本农产品检验法的实施条例规定的标准测量来确定的，即谷物(小麦)置于一个大气压、150℃环境中经5小时后测得的重量减少的比例，纵坐标表示输出，即从一个传统湿度计输出的含水量比例。曲线31是根据测得数据，借助最小二乘法确定的一假想曲线，而由小十字表示的测得数据对曲线31有很大的偏离。
图3表示本发明的高频电子湿度计的一个实施例。一种谷物样品4以量杯为单位，注入湿度计的样品容烧器，或放在由一绝缘底板1，(例如塑料板)一个内部电极2和一个外部电极3围成的空间内。电极2和电极3通过导线5和6被连到测量电路11的一个电容上。
通过电容测量电路11，将电容转换成与湿度对应的一个电压，然后再由A/D转换器12转换成数字信号，该数字信号加至一微型计算机16。样品容器的总重量，即电极2，3，板1和绝缘盒9的总重量，通过一“负载-电容”变换器13变换为一个电容量，该电容通过导线7，8加至振荡器14。
“负载-电容”变换器13的结构如图5所示。即，该变换器13包括固定部分53，弹簧54和55-悬挂在固定部分53，和一个上部电极51组成一个弹簧秤，弹簧54和55由于上部电极51和图3所示样品容器2，3，1，9的重力而被加载，因而上部电极51和下部电极52之间的距离变化与样品容器内的谷物重量成比例。换句话说，谷物的重量被变换成电极51和52之间的电容量。振荡器14可由一已知的LC振荡器或RC振荡器组成。图7a和图7b是振荡器14的详细电路图。
图7a中的电容C4是由谷物重量变换而来的。该振荡器是由电容C4、电容器C54个电阻和两个PNP晶体管T1和T2组成，并且其振荡频率f与重量成比例。在此情况下，也可以用NPN晶体管代替PNP晶体管形成一个类似电路。
图7b中的电容C7由重量转换而来，该振荡电路是由该电容C7、一个电感线圈L、一个电容C6和一个NPN晶体管T3组成，并且其振荡频率f与重量成比例。振荡器14被连到一个f计数器15。这样，由f计数器15产生的数字式重量信号施加于微型机16，图1所示的测得的电容量Cj(j＝1，2，……)相对于标准重量W有电容偏离，通过计算机对这些偏离进行了校正。
微型计算机16由下列程序引导出的一个方程，计算含水量的比例(a)测量作为每种样品重量，以确定标本重量Ws。
(b)准备好高、中、低含水量的样品，并测量和图2所示的电容量C1、C2、C3……。
(c)根据标准方法测量相同样品的含水量比例M1、M2、M3……。
(d)由上述测量数据推导出电容C和含水量比例M之间的关系的一个回归方程如下M＝f(c) ……(1)其中合适的f(c)是一个c的二次方或三次方，通常不需要四次或四次以上的方程。
(e)M=f( (ws)/(w) c)……(2)由此，可确定对已测重量C校正的含水量M值。
由于不同种类的谷物的电性能是不同的，即使他们有相同的含水量也是如此，故对湿度计添加了各类选择开关，从而使其更有用。
本发明的湿度计具有如图6(表示图3的一部分)所示的谷物选择开关19，微型机16通过采用一对应于由开关19选定的谷物种类的电信号的一个系数;计算由电容引起的含水量M。
用于图2所示的测量中的同一小麦样品通过图3所示的湿度计测量而且测得含水量对误差进行校正，该误差是由于通过采用方程(2)相对于标准重量的重量变化引起的。
该结果示于图4中，由图可见，曲线41是由测得的数据并用和曲线31相同的方法制得的。
借助微型机16，将计算得到的含水量通过一译码器/驱动器17转换为适用于显示的数据格式，然后显示在显示单元18上。
权利要求
1.一个用于测量谷物含水量比例的电子湿度计特征在于该电子湿度计包括a)一个容器，具有第一和第二两电极。并在两电极间放置谷物；b)一个弹簧秤，其上放置上述容器，弹簧秤的弹簧向下伸长和向上缩短与所述谷物样品和所述容器的重量成比例；c)一个置于相对于第三电极51的第四电极，所述弹簧一端悬挂到第三电极51，一端固定在固定部分从而形成所述第三和第四电极之间一个电容，和d)用于校正所述含水量比例的装置，所述含水量比例对应一个被测电容量，该电容是在所述的第一和第二电极间测得，校正是对由于重量的变化所造成的误差，该误差通过一个与所述谷物样品重量相应的电压信号形式，在所述第三和第四电极之间测得的。
2.根据权项1的电子湿度计特征在于所述校正装置包括一个LC振荡器，其振荡频率与所述样品重量相对应，或者说，振荡频率由所述第三和第四电极间测得的电容和一个固定电感确定;一个频率计数器用于对所述频率信号进行计数;将所述的第一和第二电极间测得的所述电容转换为一个数字信号装置，和一个校正运算器，接收来自所述频率计数信号和所述数字信号，以计算一个已校正的所述样品的含水量比例。
3.根据权项2的电子湿度计特征在于所述振荡器有一用于接收所述电容信号的电感元件。
4.根据权项2的电子湿度计特征在于所述振荡器具有用于接收所述电容信号的电阻元件。
专利摘要
一个用于确定谷物样品含水量的湿度计，通过测量置于两个电极间的样品的电容量，产生一个已对(由于样品的重量偏离标准重量引起的)误差作了校正的含水量比例。样品的重量是通过测量一个电容来确定的，该电容有两个电极构成，其中一个电极上安装有弹簧秤，样品的重量就加在该电极上。这个电容与一个恒定的电感组合，并因此而转换为一个表示重量的振荡频率。对该振荡信号计数和进行数字化处理，以便用于校正含水量的比例。
文档编号G01N27/22GK85101488SQ85101488
公开日1987年1月17日 申请日期1985年4月1日
发明者结城英恭, 户木久仁 申请人:株式会社凯特科学研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan