筒仓内粮食重量的测定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测量领域，具体涉及筒仓内粮食重量的测定方法
【背景技术】
[0002] 粮食储藏是国家粮食宏观调控的重要基础信息，每年我国均需投入大量人力、物 力和资金开展清仓查库工作。粮食储藏重量检查是粮食库存检查的一项重要内容，即通过 一定的手段获取粮仓中所储存粮食的重量，目前主要采用称重法和体积密度法。称重法工 作量大、效率低，在大规模的库存检查中很难广泛使用。体积密度法是指通过测量计算粮堆 的体积和平均密度计算粮仓中粮食重量的检查方法。现有的体积密度法使用粮食的表层密 度乘以修正系数来获取粮堆的平均密度，修正系数是凭经验给出的，这个方法计算的粮仓 中粮食重量误差大。
[0003] 粮食储藏在筒仓中，粮堆的密度是非均匀的，是随粮层的深度增加而增加的。目 前，粮食储藏重量检查时，主要是采用平均密度乘以体积的方法。平均密度因筒仓的大小而 变化，到目前为止，是凭经验估计的。测量粮堆的密度分布的新方法正在研宄之中，有研宄 者利用微波检测粮堆的密度，这个方法是通过测量微波在粮堆中通过时粮堆的介电常数， 再由介电常数与密度的关系而获取粮堆的密度，但这种方法不能测量筒仓深处的密度，因 为微波无法到达粮堆深处而不被干扰，目前只能测量两米深处的粮堆密度。也有研宄者在 筒壁和底部安装力传感器，由仓壁和底部应力分布推出储粮总重量，但这种方法存在两个 问题，一是由仓壁和底部应力分布推出储粮总重量，需要建立精准的数学模型，否则测算的 误差大；二是成本大，难以推广。到目前为止，筒仓中粮堆的密度分布和装粮重量的理论和 实验研宄成果还未见报导，也没有有效的测量方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供筒仓内粮食重量的测定方法，该方法速度快，精度高，成本 低。
[0005] 本发明的目的采用如下技术方案实现。
[0006] 筒仓内粮食重量的测定方法，其特征在于将筒仓内粮食在深度方向上按照层高为 粮食粒径的20-100倍进行分层；通过粮面到筒仓底部的深度H、粮层深度z、深度z处粮层 密度P、筒仓内空心腔的横截面积S、重力加速度g和公式（1)得到筒仓内粮食的重量W :
【主权项】
1. 筒仓内粮食重量的测定方法，其特征在于将筒仓内粮食在深度方向上按照层高为粮 食粒径的20-100倍进行分层；通过粮面到筒仓底部的深度H、粮层深度Z、深度Z处粮层密 度P、筒仓内空心腔的横截面积S、重力加速度g和公式（1)得到筒仓内粮食的重量W :
其中，深度z处粮层密度P通过常数％、&1、&2、深度z处粮层受到的最大主压应力p和 公式⑵获得： P = a0+a1p+a2p2 公式（2); 其中所述最大主压应力P通过粮层力学平衡方程得到。
2. 根据权利要求1所述筒仓内粮食重量的测定方法，其特征在于所述常数a ^apa2通 过如下方法得到：测定粮层在若干个大小不同的竖直压应力P'作用下的密度P'，然后采 用 P ' = ao+ap' +a2p'2进行拟合，得到 a。、ajpi a 2。
3. 根据权利要求2所述筒仓内粮食重量的测定方法，其特征在于： 当所述粮食为小麦时，分别测定含水率为11.7%、13.33%、15.18%、16.55%和 18. 18%的小麦层在若干个大小不同的竖直压应力p'作用下的密度P'，然后采用P' = %+&1ρ'+&2ρ'2进行拟合，得到对应于各含水率小麦的a ^a1和a 2;测定筒仓内小麦的平均含 水率 δ，比较 I δ -11. 7% I、I δ -13. 33% I、I δ -15. 18% I、I δ -16. 55% I、I δ -18. 18% 的大小，取最小值对应的含水率为参考含水率；筒仓内深度ζ处小麦层密度P通过对应 于参考含水率小麦的％、 ai、a2、深度ζ处粮层受到的最大主压应力ρ和公式（2)获得； 当所述粮食为稻谷时，分别测定含水率为11. 77 %、12. 95 %、14. 47%、15. 75%、 17.58%的稻谷层在若干个大小不同的竖直压应力p'作用下的密度P'，然后采用P' = %+&1ρ'+&2ρ'2进行拟合，得到对应于各含水率稻谷的a ^a1和a 2;测定筒仓内稻谷的平均含 水率 δ，比较 I δ -11. 7% I、I δ -13. 33% I、I δ -15. 18% I、I δ -16. 55% I、δ -18. 18% 的大小，取最小值对应的含水率为参考含水率；筒仓内深度ζ处稻谷层密度P通过对应于 参考含水率稻谷的a(|、 ai、a2、深度ζ处粮层受到的最大主压应力ρ和公式（2)获得。
4. 根据权利要求2或3所述筒仓内粮食重量的测定方法，其特征在于所述筒仓为浅圆 仓时，所述最大主压应力P为粮食堆竖直压应力。
5. 根据权利要求4所述筒仓内粮食重量的测定方法，其特征在于所述粮层力学平衡方 dp //(I - sin 彡） ，、 程为+ + P l . = 〇，其中，ζ为粮层深度，P为深度ζ处粮层密度，g为重力加 Ctz /?(l + sm^) 速度，Pv为深度Z处粮层受到的粮食堆竖直压应力，R为粮仓内空心腔横截面的半径，H为 粮面到筒仓底部的深度，μ为粮食与仓壁摩擦系数，Φ为粮食堆内摩擦角。
6. 根据权利要求2或3所述筒仓内粮食重量的测定方法，其特征在于所述筒仓是由上 部的筒体和下部的锥斗组成时，分别测定筒体内粮食重量W 1和锥斗内粮食重量W2。
7. 根据权利要求6所述筒仓内粮食重量的测定方法，其特征在于所述筒体内粮层受到 的最大主压应力P为粮食堆竖直压应力；所述锥斗内粮层受到的最大主压应力P为锥斗壁 侧压应力。
8. 根据权利要求7所述筒仓内粮食重量的测定方法，其特征在于所述筒体内粮层的力 学平衡方程为
-/?，= 〇,其中Z为粮层深度，Z e (Oj1Lh1为粮面到筒 体底部的深度；P i为深度Z处粮层密度；g为重力加速度，p v为深度z处粮层受到的粮食堆 竖直压应力，R为筒体内空心腔横截面的半径，μ为粮食与仓壁摩擦系数，Φ为粮食堆内摩 擦角。
9.根据权利要求8所述筒仓内粮食重量的测定方法，其特征在于所述锥斗内粮层的力 学平衡方程戈
，ζ为粮 层深度，ζ e Qi1, Iidh2] ; P 2为深度ζ处粮层密度，ρ。为深度ζ处粮层受到的锥斗壁侧压应 力，β为锥斗内侧壁与水平面夹角，Ii1为粮面到筒体底部的深度，h2为锥斗高度，g为重力 加速度，Φ为粮食堆内摩擦角，r-深度z处粮层平面的半径。
【专利摘要】本发明提供筒仓内粮食重量的测定方法，涉及测量领域。所述方法的具体步骤如下，将筒仓内粮食在深度方向上按照层高为粮食粒径的20-100倍进行分层；通过粮面到筒仓底部的深度H、粮层深度z、深度z处粮层密度ρ、筒仓内空心腔的横截面积S、重力加速度g和公式(1)得到筒仓内粮食的重量W：公式(1)；其中，深度z处粮层密度ρ通过常数a0、a1、a2、深度z处粮层受到的最大主压应力p和公式(2)获得：ρ＝a0+a1p+a2p2公式(2)；其中所述最大主压应力p通过粮层力学平衡方程得到。本发明筒仓内粮食重量的测定方法，速度快，精度高，成本低，误差小。
【IPC分类】G01G17-00, G01F17-00
【公开号】CN104634427
【申请号】CN201510028729
【发明人】程绪铎, 严晓婕, 石翠霞
【申请人】南京财经大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月20日