專利名稱：濕度傳感器及用于測量棉花包內(nèi)濕量值的設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及濕度檢測領(lǐng)域。具體涉及對棉花包中棉花纖維濕量進行測定的裝置。
背景技術(shù)：
利用軋棉機或棉花壓榨機對棉花纖維進行加工處理時，應對棉花纖維的濕量進行監(jiān)控。在進行加工處理過程中，棉花中的濕量對棉花的質(zhì)量有很大的影響。例如，在處理過程中如果棉花濕量下降太多，棉花纖維就容易被破壞。由于棉花纖維在加工處理過程中，常會受到氣流和熱量的影響，因此如果不投入足夠的重視以避免上述情況的發(fā)生，其濕量很容易下降，從而導致棉花纖維的質(zhì)量下降。在加工處理過程中，有許多地方都需要獲取棉花纖維的濕量讀數(shù)。例如，當棉花纖維流經(jīng)軋棉機時，需要濕度傳感器來獲取并探測其濕量。另一個需要取得濕量讀數(shù)的場合是軋棉過程臨近結(jié)束時，目的是測定棉花包的最終濕量。還有一個需要取得濕量讀數(shù)的場合是，在棉花被捆扎包裝之前，棉花纖維在夯實器中形成棉花包的時候。當前已經(jīng)開發(fā)了用于在棉花被夯實以備壓成棉花包時，通過嵌入棉花纖維的方式來測量濕量的濕度傳感器。上面描述的濕度傳感器，通常是通過測量兩個或多個電極之間的電阻來測量濕量。對于夯實器濕度傳感器，電極通常要插入到一團棉花纖維中，電流經(jīng)由所述棉花團在兩個電極之間流動。纖維團的濕量取決于其與電阻的特性間的關(guān)系，所述電阻是在嵌入纖維團的電極間測量到的。但是，用這種夯實器濕度傳感器測定最終棉花包的濕量時，存在幾個問題。其中一個問題是，在棉花纖維退出夯實器之前，為了恢復水分會在棉花纖維上灑水，這樣棉花纖維就容易纏繞，從而會滯留一部分在電極上，因此每次讀取時濕量讀數(shù)都會至少部分地受到同一團棉花纖維的影響，直到將所述滯留的棉花纖維團從電極上取走。所以，需要設計一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠測定在大容量棉花包的濕量，比如棉花包，在該系統(tǒng)中濕度傳感器不受棉花包材料的妨礙，并且其讀數(shù)趨于更能代表棉花包整體的濕量。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種濕度傳感器，其提供的濕量讀數(shù)更能代表所述棉花包的整體情況，且不需要直接插入到被測棉花包內(nèi)。為解決以上技術(shù)問題，本實用新型提供了一種濕度傳感器，所述設備放置在棉花打包機的出口處或者棉花壓榨機的入口處，包括頻率發(fā)生器，其以不大于IKHz的基波頻率產(chǎn)生至少一個源信號；多個探測器，其表面與所述棉花包直接接觸，其中一個探測器作為源探測器，與所述頻率發(fā)生器連接在一起，用于接收所述源信號，并將所述源信號發(fā)射到所述棉花包內(nèi)并產(chǎn)生一電場，所述電場與棉花包內(nèi)濕量相關(guān)；另有一個探測器用作接收端探測器，用于探測所述電場并產(chǎn)生一輸出信號，該輸出信號取決于所述源信號和所述濕量；放大器，用于接收所述輸出信號，并對所述輸出信號進行放大和濾波；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于接收所述輸出信號，并將所述輸出信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；用于生成所述棉花包濕量值的裝置，其根據(jù)所述輸出信號產(chǎn)生關(guān)于濕量值的輸出特性數(shù)據(jù)。本實用新型的有益效果在于其提供的濕量讀數(shù)更能代表所述棉花包的整體情況，探測器不需要直接插入到被測棉花包內(nèi)，這樣在傳統(tǒng)電極中存在的纖維滯留等問題，在本實用新型的探測器中就可以降低或消除。因為減少了纖維滯留問題，相同的纖維團就不會重復地影響濕量讀數(shù)，探測器也無需像傳統(tǒng)電極那樣進行日常的維護和清潔。本實用新型還提供了一種用于測量棉花包內(nèi)濕量值的設備，所述設備包括頻率發(fā)生器，用于以小于約IKHz的頻率產(chǎn)生源信號；兩個探測器，與所述棉花包直接接觸，所述探測器制成滾輪，在所述棉花包退出棉花打包機時相對所述探測器滾動，從而使得所述探測器與所述棉花包的公共表面接觸，其中沒有電流經(jīng)由所述棉花包在所述探測器間流動；所述兩個探測器中的一個探測器作為源探測器，與所述頻率發(fā)生器連接在一起，用于接收所述源信號，并將所述源信號發(fā)射到所述棉花包內(nèi)并產(chǎn)生一電場，所述電場與棉花包內(nèi)濕量相關(guān)；另有一個探測器用作接收端探測器，用于探測所述電場并產(chǎn)生一輸出信號，該輸出信號取決于所述源信號和所述濕量；放大器，用于接收所述輸出信號，并對所述輸出信號進行放大和濾波；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于接收所述輸出信號，并將所述輸出信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；用于產(chǎn)生棉花包濕量值的裝置，其中所述濕量值取決于所述輸出信號的幅值；用于對所述棉花包的濕量進行采樣的裝置，該裝置以沿著所述棉花包長度方向的多個規(guī)則性期望距離間隔對所述棉花包的濕量進行采樣；用于生成所述棉花包的濕度分布圖的裝置。以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。

圖1是本發(fā)明實施例所述系統(tǒng)的示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，其中根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施例描繪有系統(tǒng)10。該系統(tǒng)10優(yōu)選用于測定棉花包14中的濕量。該棉花包14優(yōu)選為纖維束，最優(yōu)為棉花包14，其通常在打包機12中形成，置于軋棉機的出口處。系統(tǒng)10優(yōu)選用于測定棉花包14的濕量，而不管該棉花包14是否被包裝、是否經(jīng)捆扎，也不考慮其方位。然而，應了解，系統(tǒng)10也可用于測定棉花包以外的其它棉花包的濕量。系統(tǒng)10采用探測器16來探測棉花包14的特性，該特性是至少部分地取決于棉花包14中的濕量的。在最佳實施例中，探測器16安裝在傳輸導軌18上，棉花包14就是在其上傳輸?shù)?。例如，在一個實施例中，探測器16被配置成傳輸軌道18上的滾輪，棉花包14從打包機12中退出時沿著該軌道18傳輸。因此，探測器16不會以任何程度插入到棉花包14中。探測器16安裝時，最好保證至少一個探測器的表面與棉花包14有直接接觸，然而并不要求是直接導電接觸。因此，對于探測器16，其與棉花包14有直接接觸的表面，可以由導體材料組成，也可以由絕緣材料組成。但是不管是哪一種材料，最好都沒有直接的電流經(jīng)由棉花包14從一個探測器16a流向另一個探測器16b。探測器16內(nèi)部最好由導電材料組成，如下文中更詳細的描述。在探測器16被配置成滾輪的實施例中，當棉花包14沿著軌道18傳輸時，探測器 16的外表面隨之轉(zhuǎn)動。因此，當所述滾輪隨著棉花包14的運輸在其下面轉(zhuǎn)動時，所述探測器16幾乎所有的外表面都與棉花包14 一次又一次地重復接觸。在這種配置中，所述滾輪的表面最初由絕緣材料構(gòu)成，如涂有橡膠、涂有油漆、經(jīng)過陽極電鍍或者涂有粉末，但是，隨著多次的使用，絕緣表層會逐漸磨損，探測器16的導電部分就會暴露出來，開始與棉花包 14接觸。雖然這種情況是可以接受的，但是在探測器16與棉花包14接觸的外表面最好是絕緣材料，因為絕緣材料還有一些優(yōu)點，比如抗腐蝕等。探測器16優(yōu)選只是與棉花包14的單一表面接觸，就是說當棉花包14沿著導軌18 傳輸時，這些探測器只能接觸到棉花包14的一邊。但是，在可選實施例中，根據(jù)棉花包14的形狀等因素，一個或多個探測器可安裝在與棉花包14相鄰的、相對的或其它類似的面上。優(yōu)選地，安裝有兩個探測器16。然而，在各個實施中，可以使用更多數(shù)量的探測器 16，其中附加的探測器16可安裝在附圖中繪出的同一導軌18結(jié)構(gòu)中，或者將其安裝成可與棉花包14的其它表面接觸。這些附加探測器既可作為具有第一雙探測器16的同一系統(tǒng)10 的組成部分，也可作為附加系統(tǒng)的組成部分。該探測器16可能安裝在如導軌18等結(jié)構(gòu)上， 最優(yōu)地其應與這些結(jié)構(gòu)的絕緣。在一個實施例中，探測器16被配置成可與與其連接的導線20進行間歇式電接觸。 可以這樣實現(xiàn)，在探測器16的末端放置一個或多個導電元件，由于在棉花包沿導軌18傳輸?shù)耐瑫r，滾輪在所述棉花包14下面轉(zhuǎn)動，因此當導電元件轉(zhuǎn)過導電接收裝置時，即使得這些元件和導電接收裝置產(chǎn)生間歇式電接觸。當然，在本實用新型中也可用其它方法來實現(xiàn)間歇式電接觸。探測器16a通過導線20a連接到頻率發(fā)生器22上。所述頻率發(fā)生器22產(chǎn)生至少一個源信號，所有的這些源信號的頻率都不高于約1000Hz。在最優(yōu)選實施例中，只產(chǎn)生一個源信號，該源信號的頻率為約600Hz。這種低于約1000HZ的超低頻率優(yōu)于更高的頻率，因為這種超低頻不會產(chǎn)生可能會出現(xiàn)在更高頻率中的具有破壞性或其它危險性的輻射，并且經(jīng)證實，這些低頻信號適合于在此描述的使用。而且，這種超低頻率的信號已被證實與濕量具有相對穩(wěn)定的和可預測的相關(guān)性，見下文中更詳細的描述。源探測器16a將信號發(fā)射到棉花包14中，而不會將任何電流傳遞到棉花包14中。 發(fā)射到14中的源信號會產(chǎn)生電場，該電場至少會部分地覆蓋到棉花包14內(nèi)部。棉花包14 的各個特性，如濕量，會影響到由源信號建立在棉花包14內(nèi)的電場的各個特性。另一探測器16b用作接收端探測器，用于探測電場的特性，比如受棉花包14內(nèi)濕量影響的那些特性。 接收端探測器16b產(chǎn)生輸出信號，通過導線20b傳輸?shù)浇邮掌饔^。最優(yōu)地，接收器觀包括放大器對，該放大器M用于將接收自接收端探測器16b的輸出信號進行發(fā)大和濾波。接收器觀還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器26，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器沈用于將模擬的、并在優(yōu)選情況下經(jīng)過放大的輸出信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以便分析。然而，應了解，此處提到的對輸出信號所進行的所有操作和研究也都可以在模擬域中執(zhí)行，而并不一定非要在數(shù)字域中執(zhí)行。然而，在現(xiàn)代社會中，計算機的特性使得數(shù)字信號更易于處理。頻率發(fā)生器22和接收器28都是數(shù)據(jù)采集模塊30的組成部分，例如個人電腦中的SOUND BLASTER聲卡。在這種結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)采集模塊30是全雙工的聲卡，這樣頻率發(fā)生器 22和接收器觀就能夠同步運行，其中同步運行是本實用新型的優(yōu)選實施例。在另一實施例中，數(shù)據(jù)采集模塊30是具有嵌入式微機的數(shù)字信號處理器的組成部分。輸出信號被送到控制器38中進行分析。在各種實施例中，優(yōu)選地該控制器植入于軟件中，如植入于運行于個人電腦的程序中，而在該電腦中應裝有數(shù)據(jù)采集模塊30。可替代的，此處所述的裝置也可嵌入于專用硬件中。輸出信號用于測定棉花包14中的濕量值，如通過濕度測定程序32來實現(xiàn)。在優(yōu)選實施例中，這可通過將輸出信號的一個或多個特性與一輸出信號特性表進行比較來實現(xiàn)， 該表格內(nèi)的輸出信號特性由具有已知獨立變量的系統(tǒng)測量得到。例如，所述表格可按如下步驟計算得到以各種已知頻率產(chǎn)生輸入信號，并在具有已知濕量等特性的包裹14內(nèi)產(chǎn)生電場；輸出信號的不同特性(由不同組合的輸入信號產(chǎn)生)及濕量被檢測并編制成與輸入頻率和已知濕量相關(guān)的表格。隨后，按照如下方法使用該表格來測定棉花包14的濕量。以已知頻率產(chǎn)生源信號，之后源探測器16a會在棉花包14中產(chǎn)生電場，此時棉花包14中的濕量是未知的。接收端探測器16b探測電場，產(chǎn)生輸出信號，并按上述方法對其進行處理；然后，將輸出信號的期望特性與表格中與其具有相同頻率源信號的相應特性進行比較；之后將所述表格中的濕量數(shù)據(jù)進行插值計算或者回歸計算，來測定未知的棉花包14的濕量值。在最佳實施例中， 用于測定濕量的輸出信號的特性是輸出信號的峰峰值?？刂破?8包括一個間隔序列發(fā)生器34，用于以一定間隔對輸出信號進行采樣。所述間隔是規(guī)則性的等距間隔，為時間間隔或者當棉花包14經(jīng)過所述探測器16時沿著其長度方向的距離間隔。產(chǎn)生采樣間隔的方法之一如前文所述，即在轉(zhuǎn)動的探測器16上使用間歇式接觸。應了解，可以對上述方法進行增補，或者用構(gòu)建于控制器38內(nèi)的邏輯方法來代替，所有的這些組合和方法都在本實用新型的考慮范圍內(nèi)。當?shù)玫竭@樣的間隔序列后，優(yōu)選地，系統(tǒng)10還包括濕度繪圖儀36，它能繪制棉花包14的濕度分布圖。也就是說，所述系統(tǒng)10可獲取棉花包14上的多個濕度讀數(shù)，而不是僅獲取棉花包14上的單一濕度讀數(shù)，并且最優(yōu)地可利用這些濕度讀數(shù)來創(chuàng)建棉花包14的濕度分布圖。該濕度分布圖包括如用棉花包14內(nèi)不同位置上(如沿著棉花包14的長度方向)的濕量值趨勢圖所表示的物體圖形描述等信息。只要包裹14始終與探測器16保持直接接觸，或者隨時間反復與探測器16進行接觸，濕度分布圖也可描述棉花包14內(nèi)的濕量分布是如何隨著時間進行變化的。濕度分布圖有以下用途，比如棉花商從買入棉花到賣出的整個過程中，察看濕量的變化。也可以用于紡織廠中，從買入棉花、將其放入倉庫、到將棉花包從倉庫取出以送入紡紗車間進行處理的整個過程中，察看濕量的變化。所以，根據(jù)本實用新型中，有許多不同的濕度分布圖的實施例。在濕度分布圖中無論是單個的濕量值還是多個濕量值，都會通過連接線40從控制器38發(fā)送到輸出裝置42。在各種實施例中，所述輸出裝置42可采用許多不同的結(jié)構(gòu)，例如，為了舉例而不是限制，可為數(shù)據(jù)存儲設備、顯示器、報警系統(tǒng)、聯(lián)鎖裝置或遠程計算設備等。應了解，除濕量值外，前面提到的所有或部分其他數(shù)據(jù)也可發(fā)送到輸出裝置42。因此，這里描述的系統(tǒng)10可用來測定棉花包14中的濕量。最優(yōu)地，被測濕度是水的濕度。但是，在可替代實施例中，所述被測濕度可以是任何液體，如酒精或是含有不同濃度的鹽或者其他礦物質(zhì)等雜質(zhì)的水。可編制出用于計算這些不同種類液體間相互關(guān)系的表格或算法，這樣即使是在同一棉花體14中有多種不同種類的液體共存也能對這些液體進行檢測和記錄。在一些實施例中，頻率發(fā)生器22產(chǎn)生一個以上源信號。但是，在所有的這些實施例中，所產(chǎn)生的基波源信號的頻率均低于約1000Hz。同時，在所有的這些實施例中，具有最低頻率的源信號用于測定棉花包14內(nèi)的濕量，而其他具有更高頻率的源信號則用于減少數(shù)據(jù)中的混淆變量。優(yōu)選地，所述源信號的電壓在約IOV到40V之間。然而，該電壓取決于多種因素， 比如探測器的表面積、探測器間的距離、棉花包14的質(zhì)量及其成份等。如果棉花包14是具有標準尺寸的棉花包，源信號具有約600hz的頻率，同時探測器16被配置成直徑約2英寸、 長度約3英尺的滾輪，且各探測器間的距離不超過約0. 5英寸，則數(shù)據(jù)采集模塊30選用聲卡時，40V的電壓工作效果較好。然而，當選用嵌入式控制器時，IOV左右的電壓工作效果較好。本實用新型并不限于上文討論的實施方式。以上對具體實施方式
的描述旨在于為了描述和說明本實用新型涉及的技術(shù)方案?；诒緦嵱眯滦蛦⑹镜娘@而易見的變換或替代也應當被認為落入本實用新型的保護范圍。以上的具體實施方式
用來揭示本實用新型的最佳實施方法，以使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠應用本實用新型的多種實施方式以及多種替代方式來達到本實用新型的目的。
權(quán)利要求1.一種濕度傳感器，其特征在于所述設備放置在棉花打包機的出口處或者棉花壓榨機的入口處，包括頻率發(fā)生器，其以不大于IKHz的基波頻率產(chǎn)生至少一個源信號；多個探測器，其表面與所述棉花包直接接觸，其中一個探測器作為源探測器，與所述頻率發(fā)生器連接在一起，用于接收所述源信號，并將所述源信號發(fā)射到所述棉花包內(nèi)并產(chǎn)生一電場，所述電場與棉花包內(nèi)濕量相關(guān)；另有一個探測器用作接收端探測器，用于探測所述電場并產(chǎn)生一輸出信號，該輸出信號取決于所述源信號和所述濕量；放大器，用于接收所述輸出信號，并對所述輸出信號進行放大和濾波；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于接收所述輸出信號，并將所述輸出信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；用于生成所述棉花包濕量值的裝置，其根據(jù)所述輸出信號產(chǎn)生關(guān)于濕量值的輸出特性數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的濕度傳感器，其特征在于，所述探測器制成滾輪，且所述棉花包相對于這些探測器的滾動，所述探測器的表層是絕緣的，所述探測器安裝于所述棉花包的公共表面上。
3.如權(quán)利要求1所述的濕度傳感器，其特征在于，所述頻率發(fā)生器產(chǎn)生多個源信號，其中具有最低頻率的第一源信號用于測定濕量值，而至少一個具有更高頻率的第二源信號用于區(qū)別混淆變量。
4.如權(quán)利要求3所述的濕度傳感器，其特征在于，所述信號源的輸出電壓在IOV與40V之間。
5.如權(quán)利要求1所述的濕度傳感器，其特征在于，只使用具有600Hz頻率的單一源信號。
6.一種用于測量棉花包內(nèi)濕量值的設備，其特征在于，所述設備包括頻率發(fā)生器，用于以小于約IKHz的頻率產(chǎn)生源信號；兩個探測器，與所述棉花包直接接觸，所述探測器制成滾輪，在所述棉花包退出棉花打包機時相對所述探測器滾動，從而使得所述探測器與所述棉花包的公共表面接觸，其中沒有電流經(jīng)由所述棉花包在所述探測器間流動；所述兩個探測器中的一個探測器作為源探測器，與所述頻率發(fā)生器連接在一起，用于接收所述源信號，并將所述源信號發(fā)射到所述棉花包內(nèi)并產(chǎn)生一電場，所述電場與棉花包內(nèi)濕量相關(guān)；另有一個探測器用作接收端探測器，用于探測所述電場并產(chǎn)生一輸出信號，該輸出信號取決于所述源信號和所述濕量；放大器，用于接收所述輸出信號，并對所述輸出信號進行放大和濾波；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于接收所述輸出信號，并將所述輸出信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；用于產(chǎn)生棉花包濕量值的裝置，其中所述濕量值取決于所述輸出信號的幅值；用于對所述棉花包的濕量進行采樣的裝置，該裝置以沿著所述棉花包長度方向的多個規(guī)則性期望距離間隔對所述棉花包的濕量進行采樣；用于生成所述棉花包的濕度分布圖的裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種濕度傳感器及用于測量棉花包內(nèi)濕量值的設備，所述設備放置在棉花打包機的出口處或者棉花壓榨機的入口處，包括頻率發(fā)生器，其以不大于1KHz的基波頻率產(chǎn)生至少一個源信號；多個探測器，其中一個探測器作為源探測器，與所述頻率發(fā)生器連接在一起，并將所述源信號發(fā)射到所述棉花包內(nèi)并產(chǎn)生一電場，所述電場與棉花包內(nèi)濕量相關(guān)；另有一個探測器用作接收端探測器，用于探測所述電場并產(chǎn)生一輸出信號；放大器，用于接收所述輸出信號，并對所述輸出信號進行放大和濾波；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于接收所述輸出信號，并將所述輸出信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；用于生成所述棉花包濕量值的裝置，其根據(jù)所述輸出信號產(chǎn)生關(guān)于濕量值的輸出特性數(shù)據(jù)。本實用新型的探測器不需要直接插入到被測棉花包內(nèi)。
文檔編號G01N27/00GK202177596SQ201120113158
公開日2012年3月28日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者拉法里奧·斯托茲 申請人:烏斯特技術(shù)股份公司