利用微波信号检测粮食中的水分含量的方法和装置的制造方法_4

文档序号:9706771阅读:来源:国知局
号、本振信号进行混频处理,得到混频信号2,将混 频信号2输出给低通滤波器2,所述低通滤波器2对接收到的混频信号2进行低通滤波处 理,产生测试信号。
[0138] 进一步地,所述的数据处理与人机接口电路45,具体用于采样多个不同温度、不 同水分含量下的粮食样本,利用所述测试通路与对比通路得到每个粮食样本对应的对比信 号、测试信号,并通过能量损耗与相移检测电路利用对比信号、测试信号测量得出每个粮食 样本的幅度衰减A与相移差异辦,利用每个粮食样本的幅度衰减4与相移差异供计算出参 数 k、af、a、b、c ;
[0139] 根据所确定的参数k、af、a、b、c,以及所述粮食的厚度d、能量衰减A及相移Φ,由 下面的公式5、公式6计算出所述粮食相关的密度无关数ξ ;
[0140]
[0141]
[0142]
[0143] 由下面的公式8计算出所述粮食的水分含量Μ
[0144]
[0145] 进一步地,所述的数据处理与人机接口电路45,具体用于执行下述处理过程:
[0146] 1、离线采样Ν份粮食样品;
[0147] 2、从Ν中取&份粮食样品,将&份粮食样品配置成不同温度、不同水分含量下的 粮食样本,利用所述测试通路与对比通路得到每个粮食样本对应的对比信号、测试信号,并 通过能量损耗与相移检测电路利用对比信号、测试信号测量得出每个粮食样本的幅度衰减 Aj与相移差异Φ j,以及每个粮食样品的密度P j,j = 1,2,;
[0148] 3、计算 ε」=ε ' .厂i ε " j()
[0149]
[0150]
[0151] 上述公式1和公式2中的d为粮食的密度,λ。为微波信号的波长,
[0152] 根据上述公式1和公式2计算出ε,结合公另 使用最小二乘法计
算截距k与斜率af ;
[0153] 4、从N中取N2份待测样品,将N2份粮食样品配置成不同温度、不同水分含量下的 粮食样本,分别测量出每个粮食样品的参数:温度T p,衰减Ap与相移Φρ,p = 1,2,…,N2。
[0154] 计算 ερ = ε,p-ie " p。
[0155]
[0156]
[0157] 根据所述公式3和公式4使用最小二乘法求解出参数a、b、c。
[0158] 用本发明实施例的装置进行利用微波信号检测粮食中的水分含量的具体过程与 前述方法实施例类似,此处不再赘述。
[0159] 综上所述,本发明实施例通过设置与测试通道完全一致的对比通道,对对比通道 和测试通道中的两路微波信号同时使用下变频处理,可以降低检测能量损耗与相移时微波 信号的频率,能量损耗与相移的检测电路容易实现,提高了粮食中的水分的检测精度。
[0160] 两路信号通道除功分器与带通滤波器之间的信号通路不相同。其他部分电路相 同,则除粮食产生的损耗之外的损耗相同,在能量损耗与相移检测部分即可把除粮食产生 的损耗之外的损耗抵消,对比出的结果即为粮食产生的损耗,从而克服了【背景技术】中将微 波信号的传输通路中除粮食产生的损耗之外的损耗引入测量结果的缺点。
[0161] 本领域普通技术人员可以理解:附图只是一个实施例的示意图,附图中的模块或 流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0162] 通过以上的实施方式的描述可知,本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可 借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解,本发明的技术方案本质 上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品 可以存储在存储介质中,如R0M/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备 (可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些 部分所述的方法。
[0163] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部 分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于装置或 系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法 实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的,其中所述作为 分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或 者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根 据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术 人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
[0164] 以上所述,仅为本发明较佳的【具体实施方式】,但本发明的保护范围并不局限于此, 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换, 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围 为准。
【主权项】
1. 一种利用微波信号检测粮食中的水分含量的方法,其特征在于,包括: 产生两路同频率、同相位和同幅度的微波信号,一路微波信号经同轴线传输;另一路微 波信号经发射天线发射出去,所述另一路微波信号穿过待测量水分的粮食; 将所述经同轴线传输的一路微波信号经过下变频处理后得到对比信号,将所述穿过粮 食的另一路微波信号经过下变频处理后得到测试信号,测量出所述对比信号、测试信号之 间的幅度衰减A与相移差异· @: 利用所述幅度衰减A、相移差异炉通过密度无关算法计算出所述粮食相关的密度无关 数ξ,再根据所述密度无关数ξ和所述粮食所处的温度T计算出所述粮食中的水分含量。2. 根据权利要求1所述的利用微波信号检测粮食中的水分含量的方法,其特征在于, 所述的产生两路同频率、同相位和同幅度的微波信号,包括 : 利用石英晶体振荡器产生原始信号,将所述原始信号传输给频率综合器,所述频率综 合器对所述原始信号进行分频处理后,得到鉴相频率。所述频率综合器根据鉴相频率产生 微波信号; 将所述微波信号传输给可变增益放大器,所述可变增益放大器对所述微波信号进行放 大,将放大后的微波信号传输给功分器,所述功分器对接收到的微波信号进行功分处理,产 生两路同频率、同相位和同幅度的微波信号。3. 根据权利要求1所述的利用微波信号检测粮食中的水分含量的方法,其特征在于, 所述的将所述经同轴线传输的一路微波信号经过下变频处理后得到对比信号,将所述穿过 粮食的另一路微波信号经过下变频处理后得到测试信号,包括: 设置两路结构完全一致的电路:测试通路与对比通路,所述对比通路中包括带通滤波 器1、低噪放大器1、混频器1、本振1和低通滤波器1,所述测试通路中包括带通滤波器2、低 噪放大器2、混频器2、本振2和低通滤波器2 ; 所述对比通路接收所述经同轴线传输的一路微波信号,所述测试通路接收所述穿过粮 食的另一路微波信号;所述本振1产生本振信号,将该本振信号传输给混频器1,所述本振2 产生本振信号,将该本振信号传输给混频器2 ; 所述对比通路中的微波信号分别经带通滤波器1、低噪放大器1处理后,传输到混频器 1,所述混频器1将接收到的微波信号、本振信号进行混频处理,得到混频信号1,将该混频 信号1输出给低通滤波器1,所述低通滤波器1对所述混频信号1进行低通滤波处理,产生 对比信号; 所述测试通路中的微波信号分别经带通滤波器2、低噪放大器2处理后,传输到混频器 2,所述混频器2将接收到的微波信号、本振信号进行混频处理,得到混频信号2,将混频信 号2输出给低通滤波器2,所述低通滤波器2对接收到的混频信号2进行低通滤波处理,产 生测试信号。4. 根据权利要求1所述的利用微波信号检测粮食中的水分含量的方法,其特征在于, 所述的利用所述幅度衰减Α、相移差异f通过密度无关算法计算出所述粮食相关的密度无 关数ξ,再根据所述密度无关数ξ和所述粮食所处的温度T计算出所述粮食中的水分含 量,包括: 采样多个不同温度、不同水分含量下的粮食样本,利用所述测试通路与对比通路得到 每个粮食样本对应的对比信号、测试信号,并通过能量损耗与相移检测电路利用对比信号、 测试信号测量得出每个粮食样本的幅度衰减A与相移差异利用每个粮食样本的幅度衰 减A与相移差异铲计算出参数k、af、a、b、c ; 根据所确定的参数k、af、a、b、c,以及所述粮食的厚度d、能量衰减A及
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