[发明专利]基于介电法的面粉或类似物质含水量测定仪及测定方法

说明书

本发明公布了一种基于介电法的含水量测定仪及测定方法，用于测量面粉或类似物质的含水量；含水量测定仪包括测试电路和显示电路；测试电路主要包括信号源电路、平行双棒式探针、相位差检测电路采用AD8302；显示电路包括ARM处理器电路和LCD显示屏。将平行双棒式探针置于面粉或类似物质样本中；通过信号源电路采用的有源晶振产生信号；该信号经平行双棒式探针在面粉或类似物质样本中传播；通过相位差检测电路分别检测信号源产生信号和探针传输后的信号；测量得到相位差；绘制标定曲线；计算标定曲线上VPHS值对应的含水量数值。本发明可实现快速无损检测含水量，不仅经济而且高效，具有很高的应用价值，值得推广应用。

技术领域

本发明属于农作物含水量测定技术领域，涉及面粉或类似物质含水量测定技术，尤其涉及一种基于介电法的面粉或类似物质含水量测定仪及测定方法。

背景技术

农作物含水量测定技术，特别是面粉或类似物质含水量测定应用广泛，有很高的应用和经济价值。如面粉含水量测量在面点加工工厂有举足轻重的作用。面粉含水量的不同会影响酵母的活性，含水量少的面团发酵速度要低于水分适当的面团发酵速度，在同等发酵时间里，含水量过少会使产气量不足，需要较长的时间才可以达到正常的蓬发体积。但面团含水量也不应过高，含水量过高将会导致PH值降低、酸度增加、面团弹性不足等一系列问题。在面点生产车间，仅凭面点师傅的经验对面团发酵的含水量进行监控，既不经济也难以实现，并且会造成产品质量良莠不齐。目前面团含水量的管理和监控主要通过各种传感器以及机械的自动调节，这是面粉或类似物质含水量测定仪的主要应用范围。

现有水分测定方法繁多，大都通过物理方法进行测量，被测物体中的水分经干燥、烘干或者蒸馏分离，通过被测物体的重量变化确定含水量。采用物理方法测定水分存在耗时长、对物质本身有较大损耗、检测过程复杂、对测量样本要求较高等缺点。新型测量方法大多利用物质特性进行含水量快速测量，初步解决了传统含水量测定方法中耗时长、对物质本身存在损耗的问题。如：利用水分对某一波长的红外光的吸收程度与水分在样品中含量的关系测定水分含量；运用微波衰减原理以及水分对微波衰减的特点来进行水分测量；利用微波红外测温方法快速测量水分等等。但这些方法大多需要专业器材，且器材价格昂贵，不被小型商家所接受。

测量介电常数对水分测量研究领域起着重要的作用，典型的如使用介电技术对伊朗小麦水分含量进行预测、使用电介质法测量气体湿度等。在与介电常数相关的水分测量研究中大多运用介电物理学中介电常数本身作为电场中显示极化程度的物理量的原理。介电常数是介质的物理参数，表示介质材料的介电性质或极化性质。当电场中存在高介电常数的材料时，会产生感应电荷而削弱电场，使电介质内的电场的强度明显减弱。在同等条件下，因为不同物质介电常数有着本质的区别，不同比例混合的两种物质的介电常数不同。在电磁波传输理论中，介质的存在对电磁波的传播有所作用。同频率的电磁波在不同的介质中具有不同的传播特性，它们在介质中的传播速度随介质的不同有所不同。结合电磁波传输理论和介电常数性质可用来进行含水量的测量。

发明内容

为了克服上述技术的不足，本发明提供一种基于介质介电常数测量含水量的方法及基于介电法的含水量测定仪，用于解决现有传统含水量测量方法和新型含水量测量方法中耗时长、检测过程复杂、测量仪器价格昂贵、对测量样本要求较高等问题。

本发明的原理是：本发明利用物质的介电常数值及电磁波在介质中的传播特性，通过将发射探针和接收探针插入介质中，计算发射探针发出的波形和接收探针收到的波形的相位差，通过相位差和介电常数的关系实现对介质的介电常数的测量。根据不同含水量的同一介质介电常数不同以及介质的介电常数与相位差的关系，将相位差测量电压值与已知介电质含水量数值进行标定，得到标定曲线模型。可利用此标定曲线模型测量介质的含水量。

下面具体阐述利用本发明测量面粉或类似物含水量的测量原理。