一種散粒體孔隙度就倉測量儀的制作方法
【專利摘要】一種散粒體孔隙度就倉測量儀，屬于孔隙度測量裝置。該測量儀由氣源、管道、電磁閥、壓力傳感器、信號線、儲氣瓶、糧倉、窺視窗、套筒、端蓋、待測區(qū)和測量儀電路裝置構(gòu)成。測量儀電路裝置由單片機、壓力檢測電路、驅(qū)動器、顯示屏、鍵盤和蜂鳴器構(gòu)成。氣源與管道相連，電磁閥裝在管道上，密閉待測區(qū)由套筒和端蓋形成，待測區(qū)、儲氣瓶通過支管與管道相連，壓力傳感器裝在儲氣瓶和端蓋上并通過信號線與測量儀電路裝置相連。該裝置能就倉測量，測量結(jié)果更貼近實際，用充氣方式求得孔隙度，不破壞散粒體的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，自動化程度高，具有測量迅速準確、操作便捷、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，克服了現(xiàn)有裝置測量結(jié)果不符合實際倉儲條件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜和成本高的不足。
【專利說明】—種散粒體孔隙度就倉測量儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種散粒體孔隙度就倉測量儀，屬于孔隙度測量裝置【背景技術(shù)】
[0002]在倉儲條件下，不同位置散粒體的孔隙度是不相等的。由于受上部散粒體擠壓，下部顆粒之間接觸更加緊密，孔隙度變小。除此振動也能起到壓實作用，降低孔隙度。現(xiàn)有的孔隙度測量裝置只對少量樣品進行測量，忽略了大量散粒體自重及振動的影響，不能真實反映倉儲條件下散粒體的孔隙度。
[0003]常見的孔隙度測量方法有液體浸入法、三維成像法、氣體狀態(tài)方程法。由于液體浸入法會改變吸水性待測物的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，不能達到無損檢測的目的，因此不適合測量散粒體(如糧食、面粉)的孔隙度，常用來測量差吸水性物料(如巖石)的孔隙度。另外液體具有表面張力，有時難以進入到細小的孔或縫隙，增大了測量誤差。三維成像法具有精度高，不改變待測物性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，但其設(shè)備價格高，運行和維護條件高，在實際測量中較少應(yīng)用。氣體狀態(tài)方程法是人為給待測物注入氣體，根據(jù)壓力變化間接求得孔隙度，該方法可用于散粒體，但目前的設(shè)備自動化程度不夠且用時較長。
[0004]計算機技術(shù)、電子技術(shù)、自動控制技術(shù)發(fā)展迅速，利用這些先進的技術(shù)對傳統(tǒng)的孔隙度測量方法進行改造，實現(xiàn)就倉測量，提高測量結(jié)果真實性及其自動化水平是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種測量迅速準確、操作便捷、自動化程度較高的散粒體孔隙度就倉測量儀，無需取樣，可直接測定倉內(nèi)不同位置的孔隙度。
[0006]一種散粒體孔隙度就倉測量儀，其特征在于由氣源(I)、管道(2)、電磁閥1(3)、壓力傳感器I⑷、信號線(5)、電磁閥II (6)、測量儀電路裝置(7)、糧倉⑶、套筒(9)、待測區(qū)
(10)、壓力傳感器II (11)、窺視窗(12)、端蓋(13)、儲氣瓶(14)構(gòu)成；所述的氣源⑴與管道⑵相連，以恒定的速度向儲氣瓶(14)提供壓力氣體；所述的電磁閥I (3)、II (6)裝在管道⑵上；所述的糧倉⑶開有窺視窗(12);所述的套筒(9)由內(nèi)筒、外筒組成，底端敞開，頂端有半穹頂；所述的內(nèi)筒底端外圍有凸沿，上有小孔，通過連接件、橡膠墊片與端蓋(13)配合；所述的密閉待測區(qū)(10)由套筒(9)和端蓋(13)形成，端蓋(13)上有進氣孔；所述的儲氣瓶(14)、待測區(qū)(10)分別通過支管與管道(2)相連；所述的壓力傳感器I (4)、II (11)分別裝在儲氣瓶(14)和端蓋(13)上，并通過信號線(5)與測量儀電路裝置(7)相連；
[0007]所述的測量儀電路裝置(7)，其特征在于由單片機、壓力檢測電路、驅(qū)動器、顯示屏、鍵盤和蜂鳴器構(gòu)成；所述的單片機控制整個系統(tǒng)動作和進氣時間，判斷儲氣瓶與待測區(qū)中氣體是否達到平衡狀態(tài)，接收、存儲、運算壓力傳感器傳來的數(shù)據(jù)；所述的壓力檢測電路將壓力傳感器傳來的信號轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)可以識別的數(shù)字信號；所述的顯示屏依次顯示兩個壓力傳感器測得的壓力值和散粒體孔隙度值；所述的鍵盤用來輸入進氣時間；所述的蜂鳴器提示測量結(jié)束，可以關(guān)機。
[0008]本發(fā)明的工作原理:
[0009]該測量儀的原理是氣體狀態(tài)方程，即PV=RTm / M(式中P為氣體壓力，V為氣體體積，R為氣體常量，T為溫度，m為氣體質(zhì)量，M為氣體的摩爾質(zhì)量)。
[0010]當電磁閥1(3)開啟，電磁閥IU6)閉合時，系統(tǒng)進氣，進氣總量HI=P1V1 / MRT。進氣結(jié)束后，電磁閥1(3)閉合，電磁閥11(6)開啟，儲氣瓶(14)中氣體向待測區(qū)(10)擴散，此時二者內(nèi)的氣壓值發(fā)生變化。當儲氣瓶(14)與待測區(qū)(10)中氣體壓力達到平衡時，氣體停止擴散，平衡壓力為P2，此時，儲氣瓶(14)中氣體質(zhì)量Hi1=P2V1 / MRT，待測區(qū)(10)中氣體質(zhì)量 Hi2=P2Vv / MRT。由質(zhì)量守恒得 Hi=Iii1+m2，SP P1V1 / MRT=P2V1 / MRT+P2Vv / MRT，于是可以求得孔隙度P=Vv / V2=V1(P1-P2) / (V2P2)。(式中P1為儲氣瓶內(nèi)氣體壓力，V1為儲氣瓶體積，V2為待測區(qū)體積，Vv為物料孔隙體積)
[0011]與現(xiàn)有裝置相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0012]就倉測量，考慮了散粒體壓實和振動影響，測量結(jié)果更接近真實值；氣體不會改變散粒體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，可實現(xiàn)無損檢測；自動化程度高；測量迅速準確；操作便捷；結(jié)構(gòu)簡單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中，1.氣源、2.管道、3.電磁閥Ι、4.壓力傳感器Ι、5.信號線、6.電磁閥I1、
7.測量儀電路裝置、8.糧倉、9.套筒、10.待測區(qū)、11.壓力傳感器I1、12.窺視窗、13.端蓋、14.儲氣瓶。
[0015]圖2為本發(fā)明套筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中，1.內(nèi)筒、2.外筒。
[0017]圖3為本發(fā)明端蓋結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明電路裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]連接管路，安裝電磁閥1(3)、11(6)和傳感器I (4)、11(11)。將套筒(9)內(nèi)、外筒的半穹頂對齊，從糧倉窺視窗(12)推入取糧。當糧食充滿后，將內(nèi)筒轉(zhuǎn)動90°，套筒頂端閉合，結(jié)束進糧。將套筒(9)拉至窺視窗(12)附近，蓋上端蓋(13)，用連接件、橡膠墊片使套筒(9)和端蓋(13)配合牢靠，套上橡膠薄膜，形成密閉待測區(qū)(10)。在確定系統(tǒng)連接緊密牢固后，按下開關(guān)，系統(tǒng)初始化，電磁閥I (3)通電，處于開啟狀態(tài)，電磁閥II (6)閉合，系統(tǒng)按某恒定速度(根據(jù)存糧品種設(shè)定)向儲氣瓶(14)充氣，經(jīng)過時間t后(根據(jù)儲氣瓶容量和進氣速度設(shè)定)，進氣結(jié)束，壓力傳感器1(4)將測量值傳給單片機，顯示屏上顯示儲氣瓶(14)內(nèi)的壓力值Pp電磁閥1(3)斷電,處于閉合狀態(tài)，電磁閥11(6)通電,處于開啟狀態(tài)，儲氣瓶(14)中氣體向待測區(qū)(10)擴散，此時二者內(nèi)的壓力發(fā)生變化，當二者中氣體壓力達到平衡，氣體停止擴散，此時顯示屏顯示平衡壓力為P2。最終顯示屏上顯示由孔隙度計算公式求得的孔隙度值。拆掉連接件，緩慢取出端蓋(13)，將內(nèi)筒轉(zhuǎn)動90°，大約過上一分鐘，待壓力降低后蜂鳴器工作，按下開關(guān)，停機，拔出氣管(2)。整個過程中單片機通過驅(qū)動器控制兩個電磁閥的開啟和閉合，存儲壓力傳感器的測量值P1、P2并自動計算孔隙度P=V1 (P1-P2) / (V2P2)。顯示屏上顯示的值依次為PpP2和P值。
【權(quán)利要求】
1.一種散粒體孔隙度就倉測量儀，其特征是由氣源(I)、管道(2)、電磁閥I (3)、壓力傳感器I (4)、信號線(5)、電磁閥II (6)、測量儀電路裝置(7)、糧倉(8)、套筒(9)、待測區(qū)(10)、壓力傳感器II (11)、窺視窗(12)、端蓋(13)、儲氣瓶(14)構(gòu)成；所述的氣源⑴與管道⑵相連，以恒定的速度向儲氣瓶(14)提供壓力氣體；所述的電磁閥I (3)、II (6)裝在管道⑵上；所述的糧倉⑶開有窺視窗(12);所述的套筒(9)由內(nèi)筒、外筒組成，底端敞開，頂端有半穹頂；所述的內(nèi)筒底端外圍有凸沿，上有小孔，通過連接件、橡膠墊片與端蓋(13)配合；所述的密閉待測區(qū)(10)由套筒(9)和端蓋(13)形成，端蓋(13)上有進氣孔；所述的儲氣瓶(14)、待測區(qū)(10)分別通過支管與管道(2)相連；所述的壓力傳感器I (4)、II (11)分別裝在儲氣瓶(14)和端蓋(13)上，并通過信號線(5)與測量儀電路裝置(7)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量儀電路裝置(7)，其特征是由單片機、壓力檢測電路、驅(qū)動器、顯示屏、鍵盤和蜂鳴器構(gòu)成；所述的單片機控制整個系統(tǒng)動作和進氣時間，判斷儲氣瓶與待測區(qū)中氣體是否達到平衡狀態(tài)，接收、存儲、運算壓力傳感器傳來的數(shù)據(jù)；所述的壓力檢測電路將壓力傳感器傳來的信號轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)可以識別的數(shù)字信號；所述的顯示屏依次顯示兩個壓力傳感器測得的壓力值和散粒體孔隙度值；所述的鍵盤用來輸入進氣時間；所述的蜂鳴器提示測量結(jié)束，可以關(guān)機。
【文檔編號】G01N7/00GK203396681SQ201320520951
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】胡耀華, 郝倩, 謝玉芳, 平學(xué)文, 李運志, 徐明珠, 張強 申請人:西北農(nóng)林科技大學(xué)