的一端连 接，构成电容水分传感器1并联等效模型的电阻Rx和电容Cx的另一端与正弦波激励信号源化 的一端连接、同时接地，正弦波激励信号源化的另一端与平衡电阻Ro的一端连接，平衡电阻 Ro的另一端与放大器A的同相输入端连接，放大器A的输出端输出电压化和正弦波激励信号 源Ui接数据采集模块4。
[0017] 【具体实施方式】五:结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式是对实施方式四的 进步一说明，本实施方式所述的电容法测量湿型砂含水量的方法包括W下步骤： 步骤一、将电容水分传感器1插入被测湿型砂中； 步骤二、在计算机7控制下，通过通信模块5、控制模块6向激励信号源3发出控制信号， 启动激励信号源3，激励信号源3产生正弦波激励信号化=Uimsin( ω t); 步骤S、数据采集模块4对放大器A的输出端输出电压化=aocos( ω?+Φ )采样η次，得 到采样序列化(η )，并通过通信模块5送至计算机7; 步骤四、计算机7对采样序列化(η)进行FFT变换，提取复数形式的基波分量，并对基波 分量的实部和虚部进行分离，得到虚部S&i抹麗冻苗讀整:着 .巧 步骤五、由公式％。.二裕，可求得湿型砂的电容
，再通过已有的湿型砂电容Cx与含水量之间的关系，即可求得湿型砂的含水量。
[0018]
【具体实施方式】六:本实施方式与实施方式五所述的电容法测量湿型砂含水量的方 法的区别在于， 所述的步骤Ξ，在任意时刻Φ 1，对正弦波激励信号化=Uimsin( ω t+Φ 1)和放大器A的输 出端输出电压U〇=a〇cos( ω t+Φ + Φ i)同时采样η次，得到采样序列U〇(n)和Ui(n); 所述的步骤四，对采样序列U〇(n)和化(η)都进行FFT变换，可求得U〇(n)的FFT变换结果 的模为Z、相位为Φ + Φ i，化(η)的FFT变换结果的相位为Φ i，由（Φ + Φ i)- Φ i= Φ可得出在任 意时刻采样的初始相位Φ，又因任意时刻采样FFT变换结果的模不变，可将Z与Φ重新组合 可得到化(η)的FFT变换。
[0019] 本实施方式中，消除了任意时刻起始点采样对测量结果的影响。
[0020] 本实施方式中，用50kQ的标准电阻和不同值的标准电容代替含水量不同的湿型 砂进行了测试，测试结果如下，
[0021] 本发明不局限于上述实施方式，还可W是上述各种实施方式中所述技术特征的合 理组合。
【主权项】
1. 应用电容法测量湿型砂含水量的装置，其特征在于，它包括电容水分传感器（1)、信 号调理单元(2)、激励信号源（3)、数据采集模块(4)、通信模块(5)、控制模块(6)和计算机 (7)，电容水分传感器(1)的信号输出端与信号调理单元(2)的第一信号输入端连接，激励信 号源(3)的激励信号输出端与信号调理单元(2)的第二信号输入端连接、同时与数据采集模 块(4)的第一信号采集输入端连接，信号调理单元(2)的信号输出端与数据采集模块(4)的 第二信号采集输入端连接，数据采集模块(4)的信号输出端与通信模块(5)的信号输入端连 接，通信模块(5)的控制信号输出端与控制模块(6)的控制信号输入端连接，控制模块(6)的 控制信号输出端与激励信号源(3)的控制信号输入端连接，计算机(7)的双向信号输入/输 出端与通信模块(5)的双向信号输入/输出端连接。2. 根据权利要求1所述的应用电容法测量湿型砂含水量的装置，其特征在于，所述的激 励信号源(3)为正弦波激励信号源。3. 根据权利要求1所述的应用电容法测量湿型砂含水量的装置，其特征在于，所述的数 据采集模块(4)为采样频率150kHz以上的高速数据采集模块。4. 基于权利要求1所述的应用电容法测量湿型砂含水量的装置实现电容法测量湿型砂 含水量的方法，其特征在于： 该方法中应用到的由电容水分传感器（1)、信号调理单元(2)和激励信号源（3)组成的 测量电路，它包括构成电容水分传感器（1并联等效模型的电阻Rx和电容Cx、反馈电阻R f、放 大器A、平衡电阻R〇和正弦波激励信号源仏，反馈电阻Rf的一端与放大器A的输出端连接，另 一端与放大器A的反相输入端连接、同时与构成电容水分传感器（1)并联等效模型的电阻R x 和电容Cx的一端连接，构成电容水分传感器(1)并联等效模型的电阻Rx和电容Cx的另一端与 正弦波激励信号源U的一端连接、同时接地，正弦波激励信号源U的另一端与平衡电阻R〇的 一端连接，平衡电阻Ro的另一端与放大器A的同相输入端连接，放大器A的输出端输出电压U〇 和正弦波激励信号源仏接数据采集模块(4); 所述的电容法测量湿型砂含水量的方法包括以下步骤： 步骤一、将电容水分传感器(1)插入被测湿型砂中； 步骤二、在计算机(7)控制下，通过通信模块(5)、控制模块(6)向激励信号源(3)发出控 制信号，启动激励信号源(3)，激励信号源(3)产生正弦波激励信号cot); 步骤三、数据采集模块⑷对放大器A的输出端输出电压UQ=aQC〇S( ?t+Φ )采样η次，得 到采样序列Uo(n)，并通过通信模块(5)送至计算机(7); 步骤四、计算机(7)对采样序列U〇(n)进行FFT变换，提取复数形式的基波分量，并对基波 分量的实部和虚部进行分离，得到虚部对应;? 步骤五、由公式-鋒，可求得湿型砂的电溶 ，再通过已有的湿型砂电容cx与含水量之间的关系，即可求得湿型砂的含水量。5. 基于权利要求4所述的应用电容法测量湿型砂含水量的装置实现电容法测量湿型砂 含水量的方法，其特征在于： 所述的步骤三，在任意时刻Φ?，对正弦波激励信号Ui=Uimsin( ω t+Φ i)和放大器A的输 出端输出电压Uo=aocos( ω t+Φ + Φ i)同时采样η次，得到采样序列Uo(n)和Ui(n); 所述的步骤四，对采样序列Uo(η)和Ui(η)都进行FFT变换，可求得Uo(η)的FFT变换结果 的模为Ζ、相位为Φ + Φ i，Ui(n)的FFT变换结果的相位为Φ i，由（Φ + Φ i)_ Φ i= Φ可得出在任 意时刻采样的初始相位Φ，又因任意时刻采样FFT变换结果的模不变，可将Z与Φ重新组合 可得到U〇(n)的FFT变换。
【专利摘要】应用电容法测量湿型砂含水量的装置及含水量测量方法，涉及铸造领域。解决了传统电容法测量装置在对湿型砂含水量进行测量时，存在电阻参数对电容的影响而造成含水量测试精度不高的问题。它由电容水分传感器、信号调理单元、激励信号源、数据采集模块、通信模块、控制模块和计算机组成。首先对由电容水分传感器、激励信号源和信号调理单元组成的测量电路的输出电压进行采样，并经通信模块送至计算机，计算机对获得的采样序列进行FFT变换，提取采样序列的基波分量，并对实部与虚部进行分离，得到仅与电容相关的基波分量虚部值，可准确求得湿型砂的电容，消除了湿型砂电阻对电容法测量的干扰，大大提高了电容法测量湿型砂含水量的精度。
【IPC分类】G01N27/22
【公开号】CN105628751
【申请号】CN201610123771
【发明人】石德全, 康凯娇, 高桂丽, 董静薇, 李大勇, 石蒋伟, 刘成前
【申请人】哈尔滨理工大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月5日