具有共面电极的农业湿度传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种湿度传感器。更具体地，本发明涉及一种农业机械上的用于感测农产品的湿度的湿度传感器。
【背景技术】
[0002]湿度传感器被用在农收设备中，从而获得收获的产品的湿度的测量结果。一些当前的湿度传感器通过如下的方式来感测湿度:以一个或多个频率测量收获的产品的介电常数，然后应用校准功能以从测得的介电常数估算湿度。一些此种湿度传感器使用电容结构，其中，在此结构中，收获的材料形成该电容结构中的电介质。
[0003]存在各种不同类型的湿度传感器，这些传感器具有不同的几何结构。一种几何结构包含形成为平行板结构的电容结构，在该平行板结构中，正在被测量的材料从电容结构的板之间通过并且形成为电介质。两个板中的一个板被激励电压驱动，并且另一板感测由穿过电容结构的电场感生的电流。此类型的结构对于诸如谷物等的多种材料而言都工作良好。
[0004]一些湿度传感器也是平面结构。该平面结构具有被施加激励电压的驱动电极，并且通过该驱动电极的电流也被测量。驱动电极建立边缘电场(fringing electric field)，该边缘电场从该驱动电极开始穿过正被测量的材料，然后返回到处于相同平面中的各个接地的导电表面。该驱动电压以及因此而产生的电流被测量并且被用于计算被测量材料的介电常数。这些类型的传感器对于不容易流过平行板结构的软质的、可压缩材料(诸如，干草、棉花和草料)而言能够更好地工作。
[0005]如上的讨论仅仅提供背景信息并且不意图用于辅助确定请求保护的发明主题的范围。
【发明内容】
[0006]一种湿度传感器，具有驱动电极和分开的感测电极。这两个电极都具有面对被感测材料的表面并且这些表面是共面的。驱动电极接收激励信号并且生成在感测电极中产生电流的电场。所述电流指示被感测材料中的湿度。
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种湿度传感器。所述湿度传感器包括:驱动部件，所述驱动部件产生驱动信号；驱动电极，所述驱动电极被耦合到所述驱动部件并且具有面对被感测材料的表面，当驱动电极被驱动信号驱动时，驱动电极生成电场；感测电极，所述感测电极具有面对被感测材料的表面，驱动电极和感测电极在结构上彼此耦合，从而驱动电极的面对被感测材料的表面与感测电极的面对被感测材料的表面大致共面；以及感测部件，所述感测部件被耦合到所述感测电极并且产生感测信号，该感测信号指示由驱动电极生成并且到达感测电极的所述电场在感测电极中产生的电流。
[0008]根据一个示例性实施例，所述湿度传感器还包括保护电极，所述保护电极被设置在感测电极周围以使得除通过面对被感测材料的表面之外禁止所述电场到达感测电极。
[0009]根据另一示例性实施例，保护电极和感测电极被保持在基准电压电势。
[0010]根据另一示例性实施例，保护电极被设置成在感测电极周围形成保护体，并且限定开口以暴露所述面对被感测材料的表面。
[0011 ] 根据另一示例性实施例，保护电极被设置在感测电极的除所述面对被感测材料的表面之外的基本所有表面的周围。
[0012]根据另一示例性实施例，湿度传感器还包括设置在感测电极和保护电极之间的绝缘体。
[0013]根据另一示例性实施例，湿度传感器还包括设置在驱动电极和保护电极之间的绝缘体。
[0014]根据另一示例性实施例，感测部件包括电流感测放大器，所述电流感测放大器具有被保持在所述基准电压电势的输入端，并且在该输入端接收在感测电极中产生的电流。
[0015]根据另一示例性实施例，驱动部件包括交流(AC)部件，所述交流部件生成所述驱动信号作为交流激励信号。
[0016]根据另一示例性实施例，湿度传感器还包括计算机处理器，所述计算机处理器测量所述交流激励信号和所述感测信号，并且基于所述交流激励信号和所述感测信号确定驱动电极的面对被感测材料的表面和感测电极的面对被感测材料的表面附近的材料的湿度水平。
[0017]根据本发明的另一个方面，提供了一种运输农业材料的农业机械。所述农业机械包括:材料运输机构，所述材料运输机构限定农业材料所通过的材料区域；以及感测探针，所述感测探针包括驱动电极和感测电极，所述驱动电极具有面对着材料运输机构的材料区域的面对材料的表面，并且所述感测电极具有与驱动电极的所述面对材料的表面共面的面对材料的表面，驱动电极接收驱动信号并且生成电场，所述电场在感测电极中产生电流，所述感测探针相对于材料运输机构安装以基于在感测电极中产生的所述电流生成湿度感测信号，该湿度感测信号指示穿过材料运输机构的材料区域的农业材料中的湿度。
[0018]根据一个示例性实施例，感测探针还包括保护电极，所述保护电极被设置在感测电极周围以使得除通过所述材料区域之外禁止所述电场到达感测电极。
[0019]根据另一示例性实施例，保持电极和感测电极被保持在基准电压电势。
[0020]根据另一示例性实施例，所述农业机械还包括绝缘体，所述绝缘体使驱动电极、感测电极以及保护电极彼此分离。
[0021]根据另一示例性实施例，材料运输机构包括打包机的打包室。
[0022]根据另一示例性实施例，感测探针被安装到打包室的侧壁，从而驱动电极的面对材料的表面和感测电极的面对材料的表面面对打包室的内部。
[0023]根据另一示例性实施例，材料运输机构包括联合收割机的谷物运输机构。
[0024]根据另一示例性实施例，材料运输机构包括联合收割机的残料排出部。
[0025]根据本发明的又一个方面，提供了一种湿度感测探针。该湿度感测探针包括:驱动电极，所述驱动电极被构造成接收激励信号并且基于该激励信号生成电场，所述驱动电极包括面对被感测材料的电极表面；感测电极，所述感测电极具有与驱动电极的面对被感测材料的表面共面的面对被感测材料的表面，并且所述感测电极相对于驱动电极设置，使得所述电场在感测电极中产生电流；以及保护电极，所述保护电极设置在感测电极周围以基本防止电场通过除感测电极的面对被感测材料的表面之外的表面流过所述感测电极。
[0026]根据一个示例性实施例，保持电极和感测电极被保持在基准电压电势。
[0027]根据另一示例性实施例，保护电极被设置在感测电极的除面对被感测材料的表面之外的基本所有表面周围。
[0028]根据另一示例性实施例，湿度感测探针还包括使感测电极与驱动电极分离的绝缘体。
[0029]根据另一示例性实施例，湿度感测探针还包括使感测电极与保护电极分离的绝缘体。
[0030]该
【发明内容】
以简化的形式介绍概念的选择，并且在【具体实施方式】中将进一步说明该概念的选择。该
【发明内容】
不试图确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，并且也不试图被用于帮助确定要求保护主题的范围。要求保护的主题不限于解决在【背景技术】中提及的任何或所有缺点的实施例。
【附图说明】
[0031]图1是农业机械上的湿度测量系统的一个实施例的方块图。
[0032]图2是图1所示的湿度测量系统的一部分的局部示意剖视图。
[0033]图2A是图1所示的湿度测量系统的另一实施例的一部分的局部示意剖视图。
[0034]图3是湿度感测探针的一个实施例的透视图。
[0035]图4是湿度感测探针的第二实施例的透视图。
【具体实施方式】
[0036]如在【背景技术】部分中所述的那样，一些湿度传感器具有平面结构。在此结构中，电极是共面的，并且被感测材料被设置为与被感测的材料接触。该驱动电极接收激励信号并且建立穿过被感测的材料的边缘电场。该边缘电场返回到电极所在平面中的各个接地的导电表面。该复合驱动电压和因此而产生的复合电流被测量并且被用于计算正被测量的材料的介电常数。
[0037]因此，在此种共面结构中，通过驱动电极的电流被测量。然而，该电流的重要部分产生自电场通量线，这些电场通量线通过不同于正被测量的材料的其他介质接地。例如，一些电场通量线可以通过空气、通过该结构上的绝缘部件，以及通过其他物件接地。
[0038]该电流已知为寄生电流并且由寄生电容和导电效应产生。该寄生电流占据被测量的电流的大部分(大概达被测量电流75%之多)，这将导致被测量电流的信噪比很差。
[0039]另外，寄生电流受除正被测量的材料之外的各种材料的特性尤其是温度和湿度的影响。一些湿度传感器试图在校准程序中对寄生电流进行修正。然而，随着温度和其他条件发生变化，很难维持适当的修正。这导致了介电常数测量中出现明显