基本信息
- 項目名稱：
- “電子牙”式冰凍狀態(tài)谷物水分測量儀
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- “電子牙”式冰凍狀態(tài)谷物水份檢測儀通過測量硬度來確定谷物含水量，突破了低溫對電容法等常用測量方法的局限，實現(xiàn)了測量機理的更新,提供了一種更為準確、快速、簡便且符合水分測定實際情況的檢測儀器以滿足日常的檢驗要求。
- 詳細介紹：
- 本項目從人工“牙咬手摸”法測量冰凍狀態(tài)糧食水分含量的傳統(tǒng)技術(shù)中獲得其啟示，借鑒仿生學(xué)原理，另辟蹊徑，根據(jù)冰凍狀態(tài)谷物水份含量與其硬度的函數(shù)關(guān)系，提出“電子牙”的研究方案來檢測冰凍狀態(tài)下糧食的含水量，具有創(chuàng)新性。 本項目在機械機構(gòu)方面采取鉗式結(jié)構(gòu)，模擬口腔咬合；在測控系統(tǒng)方面采用應(yīng)變片式傳感器對“咬合力”進行捕捉并采用了精密的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，旨在建立起一個相對準確可靠的數(shù)學(xué)模型。在上述基礎(chǔ)上我們研制出兼具操作簡單、攜帶方便、快速準確、低能耗、低成本等特點的“電子牙”式冰凍狀態(tài)谷物水份檢測儀。該儀器規(guī)避了傳統(tǒng)水分測量儀器周期長、耗時費電、不宜現(xiàn)場使用、價格昂貴、限制因素過多、局限性較大、檢測誤差大與重復(fù)性差等問題，可方便地實現(xiàn)低溫霜凍條件下常見谷物水分含量的在線檢測，終結(jié)了僅憑人工手摸牙咬估計谷物含水量的時代，為我國糧食檢驗機構(gòu)及廣大北方農(nóng)民帶來福音。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 作品設(shè)計、發(fā)明的目的： “電子牙”式冰凍狀態(tài)谷物水分測量儀的研制旨在提供一種更為準確、快速、簡便且符合水分測定實際情況的檢測儀器以滿足日常的檢驗要求。 基本思路： 國內(nèi)外多項實驗結(jié)果表明谷物含水量與其硬度之間存在確定的函數(shù)關(guān)系?；谶@一理論基礎(chǔ)，我們提出借鑒仿生學(xué)原理及人工檢驗方法，根據(jù)檢測其硬度和含水量，建立兩者的函數(shù)關(guān)系，并以此設(shè)計冰凍狀態(tài)下谷物的含水量測量儀。 創(chuàng)新點： 本項目突破傳統(tǒng)的電容法、電阻法等糧食水分檢測模式，借鑒仿生學(xué)原理及人工檢驗方法，根據(jù)冰凍狀態(tài)谷物水份含量與其硬度的函數(shù)關(guān)系，提出“電子牙”的研究方案來檢測冰凍狀態(tài)下糧食的含水量，具有創(chuàng)新性。 技術(shù)關(guān)鍵： ①“電子牙”測量機理 ②鉗式機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ③低功耗測量系統(tǒng)的設(shè)計 主要技術(shù)指標： ① 含水量測量范圍：0%-25% ② 工作溫度：-40℃-20℃ ③ 被測作物：玉米 ④ 手握施力范圍：0~800N ⑤ 含水量測量值的液晶顯示 ⑥ 數(shù)據(jù)存儲
科學(xué)性、先進性
- 科學(xué)性： 在測量機理方面，“電子牙”式冰凍狀態(tài)谷物水分測量儀根據(jù)冰凍狀態(tài)谷物水份含量與其硬度的函數(shù)關(guān)系，通過測量硬度來確定谷物含水量，突破了低溫對電容、電阻法等常用測量方法的局限；機械機構(gòu)采用鉗式設(shè)計，符合杠桿原理，手柄的設(shè)計符合人體工效學(xué)，使用舒適、省力；測控系統(tǒng)采用精密低功耗集成芯片INA122、MSP430F149型單片機進行數(shù)據(jù)采集、處理，降低能耗的同時充分確保測量精度；數(shù)據(jù)采集實驗過程中對被測對象進行合理分組并多次重復(fù)測量，取得了了大量實驗數(shù)據(jù)，為后期數(shù)學(xué)建模的準確性提供了保障。 先進性： “電子牙”式冰凍狀態(tài)谷物水分測量儀作為首個針對北方寒冷地區(qū)設(shè)計的糧食水分測量儀，具有優(yōu)越的性能，兼具適用溫度范圍廣、操作簡單、使用舒適、攜帶方便、快速準確、低能耗、低成本等特點，該儀器規(guī)避了傳統(tǒng)水分測量儀器周期長、耗時費電、不宜現(xiàn)場使用、價格昂貴、限制因素過多、局限性較大、檢測誤差大與重復(fù)性差等問題，可方便地實現(xiàn)低溫霜凍條件下常見谷物水分含量的在線檢測。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 本項目于2010年6月申報浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動計劃（新苗人才計劃）并獲學(xué)校推薦，題為“糧食凍結(jié)水分在線測量儀”。 2010年12月16日，作品入選中國計量學(xué)院學(xué)生課外科技學(xué)術(shù)作品競賽復(fù)賽，經(jīng)評委鑒定，該作品以模擬牙咬的方式測量低溫霜凍狀態(tài)下谷物水分，想法特別，具有一定的創(chuàng)新性，但是檢測人員“手摸牙咬”的感覺是很難模擬的，水分與各參量之間的關(guān)系需經(jīng)過實驗論證。本學(xué)期初，項目組成員致力于通過實驗尋找水分與各參量之間的關(guān)系，使作品有進一步的進展。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 使用說明： “電子牙”式冰凍狀態(tài)谷物水分測量儀采用模擬人的牙齒咬合動作方式來檢測冰凍狀態(tài)下糧食的水分含量。操作簡單，只需將糧食放入鉗式檢測裝置凹槽內(nèi)，握住手柄壓碎糧食，該糧食內(nèi)的水分含量就可以在液晶顯示頻上顯示出來。儀器本身帶有溫度補償，故用戶可以在較大的溫度區(qū)間內(nèi)使用本產(chǎn)品進行精密糧食水分測量。 技術(shù)特點和優(yōu)勢： 該產(chǎn)品與目前市場上同類產(chǎn)品相比有以下優(yōu)勢： 1、 產(chǎn)品針對性強。 2、 產(chǎn)品的便攜式設(shè)計。 3、 產(chǎn)品的快速檢測功能。 4、 產(chǎn)品的能耗低。 5、 人體工效學(xué)原理的體現(xiàn)。 市場分析、經(jīng)濟效益預(yù)測： 該儀器作為首個針對北方寒冷地區(qū)設(shè)計的糧食水分測量儀，具有優(yōu)越的性能，兼具適用溫度范圍廣、操作簡單、使用舒適、攜帶方便、快速準確、低能耗、低成本等特點，必將獲得廣大用戶的首肯。該儀器的推廣所帶來的經(jīng)濟效益和社會效益是不可估量的。
同類課題研究水平概述
- 研究現(xiàn)狀 目前，谷物水分測量領(lǐng)域應(yīng)用較多的方法主要有：傳統(tǒng)方法（烘干法）、微波測量法、電容法、核磁共振測量法?，F(xiàn)有谷物水分測量儀器的不足之處如下： 1、傳統(tǒng)方法（烘干法）：測量周期長，難以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)對速度和連續(xù)化的要求； 2、微波測量法：測量結(jié)果受溫度等因素影響，結(jié)果不夠準確； 3、電容法：測量結(jié)果受物料形狀、密度等因素影響，儀器價格高； 4、核磁共振測量法：儀器昂貴，保養(yǎng)費用大。 此外，冰凍狀態(tài)下糧食顆粒內(nèi)自由水結(jié)冰，其介電常數(shù)大幅度改變，目前使用最為廣泛的電容法、電阻法等隨之失效，長期以來檢測人員手摸牙咬,憑經(jīng)驗判定糧食含水量，無法確保檢測結(jié)果的準確性。
