[发明专利]超低频湿度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及湿度检测领域。更具体的讲，本发明涉及对棉花包中棉花纤维湿量进行测定。

背景技术

利用轧棉机或棉花压榨机对棉花纤维进行加工处理时，应对棉花纤维的湿量进行监控。在进行加工处理过程中，棉花中的湿量对棉花的质量有很大的影响。例如，在处理过程中如果棉花湿量下降太多，棉花纤维就容易被破坏。由于棉花纤维在加工处理过程中，常会受到气流和热量的影响，因此如果不投入足够的重视以避免上述情况的发生，其湿量很容易下降，从而导致棉花纤维的质量下降。

在加工处理过程中，有许多地方都需要获取棉花纤维的湿量读数。例如，当棉花纤维流经轧棉机时，需要湿度传感器来获取并探测其湿量。另一个需要取得湿量读数的场合是轧棉过程临近结束时，目的是测定棉花包的最终湿量。还有一个需要取得湿量读数的场合是，在棉花被捆扎包装之前，棉花纤维在夯实器中形成棉花包的时候。当前已经开发了用于在棉花被夯实以备压成棉花包时，通过嵌入棉花纤维的方式来测量湿量的湿度传感器。

上面描述的湿度传感器，通常是通过测量两个或多个电极之间的电阻来测量湿量。对于夯实器湿度传感器，电极通常要插入到一团棉花纤维中，电流经由所述棉花团在两个电极之间流动。纤维团的湿量取决于其与电阻的特性间的关系，所述电阻是在嵌入纤维团的电极间测量到的。

但是，用这种夯实器湿度传感器测定最终棉花包的湿量时，存在几个问题。其中一个问题是，在棉花纤维退出夯实器之前，为了恢复水分会在棉花纤维上洒水，这样棉花纤维就容易缠绕，从而会滞留一部分在电极上，因此每次读取时湿量读数都会至少部分地受到同一团棉花纤维的影响，直到将所述滞留的棉花纤维团从电极上取走。

所以，需要设计一种系统，该系统能够测定在大容量包裹体的湿量，比如棉花包，在该系统中湿度传感器不受包裹体材料的妨碍，并且其读数趋于更能代表包裹体整体的湿量。

发明内容

为了满足以上的需求，可以设计一种测定包裹体中湿量值的装置。用一个频率发生器产生至少一个频率不高于约1000Hz的源信号。探测器外层最好敷上绝缘材料，安装时与包裹体的表面有直接地接触，且没有直接的电流经由包裹体在探测器之间流动。其中一个探测器作为源探测器，电气连接到频率发生器上，用于接收频率发生器发出的源信号并向包裹体发送该源信号，从而在包裹体内产生电场，该电场的特性至少部分地受到包裹体湿量的影响，该电场最好覆盖到包裹体的大部分。另一个探测器作为接收端探测器，用于探测电场并产生输出信号，该输出信号的属性至少部分地取决于源信号和包裹体的湿量。本发明还提供了一种装置，用于生成包裹体湿量值，该湿量值至少部分地基于输出信号的属性。

按照这种方案，本发明的湿度传感器提供的湿量读数更能代表所述包裹体的整体情况，而不仅仅是所述包裹体的很小的表层部分。而且，本发明的探测器不需要直接插入到被测包裹体内，这样在传统电极中存在的纤维滞留等问题，在本发明的探测器中就可以降低或消除。例如，因为减少了纤维滞留问题，相同的纤维团就不会重复地影响湿量读数，探测器也无需像传统电极那样进行日常的维护和清洁。

在各种优选的实施例中，包裹体是指棉花包，棉花包要用带捆扎或有包装。该装置最好安装在轧棉机的出口处或者棉花压榨机的入口处，如棉花打包机的出口处或者置料区等地方。探测器最好做成滚轮，棉花包在其上或其间滚动传输。探测器的表面最好是绝缘的。在某些实施例中，探测器被安装在包裹体的公共表面上。在用输出信号生成湿量值之前，优选地，用放大器来对所述输出信号进行接收、滤波以及放大，并用模数转换器来接收输出信号并将其转换成数字信号。输出信号优选以其幅值为输出特性，根据试验，输出信号的幅值是与湿量相关的。

在某些实施例中，频率源产生至少一个源信号，其中频率最低的第一源信号用于测定湿量值，而至少一个频率较高的第二源信号用于区分混淆变量。优选仅采用一个频率约为600hz的源信号。某些实施例中的所述单个信号源能产生约40V的输出电压，而另一些实施例中所述单个信号源产生的电压在10V左右。本发明还提供了一种装置，该装置用于以期望间隔对包裹体的湿量进行采样。期望间隔最好是按规律重复的间隔。在各种实施例中，期望间隔至少是时间间隔或包裹体上的距离间隔。本发明还提供了一种装置，该装置利用以期望间隔采样得来的湿量值，生成包裹体的湿量分布图。