[发明专利]一种测量玉米穗在体籽粒含水率的系统和方法

权利要求书

1.一种测量玉米穗在体籽粒含水率的系统，其特征在于，包括：

同轴设置的两个相同的箍形电极，任意一个箍形电极的内径可调节，以固定玉米穗；

测量粒深装置，与所述两个箍形电极连接，用于根据所述箍形电极的内径，获得玉米穗的粒深；

电极设计装置，与所述测量粒深装置连接，所述电极设计装置基于所述玉米穗的粒深，获得所述两个箍形电极的目标间距；

间距调节装置，与所述两个箍形电极连接，所述间距调节装置用于将所述两个箍形电极的间距调节至所述目标间距；

测量装置，包括：

传输单元，一端与其中一个箍形电极连接，以向该箍形电极传输高频正弦波信号；

两个检波单元，所述两个检波单元的输入端分别连接所述传输单元的两端，以获得所述传输单元两端行驻波对应的电压值；以及

运算装置，与所述测量装置连接，用于根据所述传输单元两端行驻波对应的电压值，获得玉米穗在体籽粒的含水率。

2.如权利要求1所述的测量玉米穗在体籽粒含水率的系统，其特征在于，还包括：采集装置，用于采集并显示所述箍形电极的内径和宽度以及两个箍形电极的间距。

3.如权利要求1所述的测量玉米穗在体籽粒含水率的系统，其特征在于，所述间距调节装置包括：

支座，设置与所述箍形电极所在轴平行的滑槽，所述支座上固定其中一个箍形电极；

杆体，滑动设置在所述滑槽中，所述杆体上设有与所述滑槽平行的齿条，所述杆体上固定另一个箍形电极；以及

与所述齿条啮合的齿轮，所述齿轮与步进电机的输出轴连接；

其中，所述支座和杆体的材料均为塑料。

4.如权利要求1所述的测量玉米穗在体籽粒含水率的系统，其特征在于，所述测量装置还包括：

高频信号发生器，用于产生高频正弦波信号；以及

差动放大电路，分别与所述两个检波单元的输出端连接，以对所述传输单元两端行驻波对应的电压值调零和放大。

5.如权利要求1所述的测量玉米穗在体籽粒含水率的系统，其特征在于，所述检波单元为半波整流滤波电路。

6.如权利要求4所述的测量玉米穗在体籽粒含水率的系统，其特征在于，所述高频信号发生器产生的正弦波的频率为100MHz。

7.一种如权利要求1-6任意一项所述的系统测量玉米穗在体籽粒含水率的方法，其特征在于，包括：

S1、基于玉米穗的穗粗和穂粗粒深关系模型，获得玉米穗的粒深；

S2、建立箍形电极的宽度、两个箍形电极的间距与电场影响深度间的关系模型，根据所述粒深和箍形电极的宽度，获得两个箍形电极的目标间距；

S3、所述间距调节装置将两个箍形电极的间距调整至目标间距，所述测量装置测量传输单元两端行驻波对应的电压值；以及

S4、所述运算装置根据所述传输单元两端行驻波对应的电压值，获得玉米穗在体籽粒的含水率。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

S1.1、将玉米穗置于所述两个箍形电极之间，所述两个箍形电极的间距设置为5mm；

S1.2、通过所述采集装置测量所述两个箍形电极的内径，并对两个箍形电极的内径取平均值，获得穗粗；以及

S1.3、将所述穗粗代入穂粗粒深关系模型，获得玉米穗的粒深。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述穂粗粒深关系模型为：

y＝0.025x²+2.223x-39.355；

其中，x表示穗粗，y表示玉米穗的粒深。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：

S4.1、建立玉米穗在体籽粒的含水率与电压差值的关系式：

b＝0.3707a+0.03；

其中，a表示传输单元两端行驻波对应的电压值的差值，b表示玉米穗在体籽粒的含水率；

S4.2、计算所述传输单元两端行驻波对应的电压值的差值，将电压差值代入所述步骤S4.1的关系式中，获得玉米穗在体籽粒的含水率。