[发明专利]一种基于微波技术的粮食水分凝结探测系统

权利要求书

1.一种基于微波技术的粮食水分凝结探测系统，包括天线装置(101)、控制电路(102)和上位机处理系统(103)，其特征在于：

天线装置(101)和控制电路(102)通过电源线和信号线连接，双向通讯；控制电路(102)和上位机处理系统(103)通过USB线缆连接，双向通讯；

天线装置(101)包括发射天线、接收天线，发射天线向粮面下发射500MHz微波信号，接收天线将回波信号传给控制电路(102)处理，通过接收到的回波信号探测粮食中的水分凝结区；

控制电路(102)提供信号驱动天线工作，对回波信号数字化处理，并将数字化后的回波信息通过USB线缆传输给上位机处理系统(103)；

上位机处理系统(103)接收来自控制电路(102)的数字化后的回波信息，对数据进行采集、处理和实时显示探测波形堆积图，并包括对探测数据的反演和解译。

2.根据权利要求1所述的一种基于微波技术的粮食水分凝结探测系统，其特征在于：所述发射、接收天线，是中国电波传播研究所的GC500MHz天线，中心频率500MHz，200MHz带宽。

3.根据权利要求1所述的一种基于微波技术的粮食水分凝结探测系统，其特征在于：所述控制电路(102)，包括电源(201)、数字电路(202)、信号调理电路(203)；

数字电路(202)和信号调理电路(203)分别与电源(201)通过电源线相连接，数字电路(202)和信号调理电路(203)之间通过信号线相连接；

电源(201)包括150V，-70V，24V，12V，-12V，5V电压变换模块；

数字电路(202)包括模拟数字转换电路(302)，基于现场可编程逻辑器件(FPGA)的控制部分(303)，数据传输USB部分(304)；

信号调理电路(203)包括延时电路(401)，放大电路(402)，交直流耦合电路(403)，限幅电路(404)，电平移动电路(405)，时变增益放大电路(406)。

4.根据权利要求1所述的一种基于微波技术的粮食水分凝结探测系统，其特征在于：所述上位机处理系统(103)，包括USB传输控制，数据预处理和探测数据显示三个部分；

其中，USB传输控制实现上位机与数据传输USB部分(304)的通信，具体包括上位机到数据传输USB部分(304)的固件下载，原始数据到上位机缓存的传输和存储；

数据预处理部分依次对原始数据进行如下处理：单道数据多次平均，原始数据到物理数据的转换，时变增益修正，直达波去除，通过电磁波在粮食中传播速度的标定数据对回波绝对位置修正，结合电磁波传输衰减曲线和回波绝对值大小判定水分凝结区，多道数据存储；

探测数据显示部分对预处理后的数据进行二维成像显示。

5.根据权利要求3所述的一种基于微波技术的粮食水分凝结探测系统，其特征在于：所述150V电压变换模块是恒博高压电源厂的HBL-151-10C；-70V电压变换模块是恒博高压电源厂的HBL-700-10C；5V电压变换模块是TI公司的TPS5431。

6.根据权利要求3所述的一种基于微波技术的粮食水分凝结探测系统，其特征在于：所述模拟数字转换电路(302)是TI公司的ADS1271；基于FPGA的控制部分(303)是Altera公司的EP3C25Q240；数据传输USB部分(304)是Cypress公司的CY7C68013A-100。

7.根据权利要求3所述的一种基于微波技术的粮食水分凝结探测系统，其特征在于：所述延时电路(401)由两级延时模块串联组成；延时模块采用DALLAS公司的DS1023S-25和DS1023S-100，实现256级0.25ns延时和1ns延时的任意组合，拓宽探测范围。

8.根据权利要求3所述的一种基于微波技术的粮食水分凝结探测系统，其特征在于：所述放大电路(402)是TI公司的SN7407；时变增益放大电路(406)是BURR BROWN公司的PGA206。