基本信息
- 项目名称：
- “电子牙”式冰冻状态谷物水分测量仪
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- “电子牙”式冰冻状态谷物水份检测仪通过测量硬度来确定谷物含水量，突破了低温对电容法等常用测量方法的局限，实现了测量机理的更新,提供了一种更为准确、快速、简便且符合水分测定实际情况的检测仪器以满足日常的检验要求。
- 详细介绍：
- 本项目从人工“牙咬手摸”法测量冰冻状态粮食水分含量的传统技术中获得其启示，借鉴仿生学原理，另辟蹊径，根据冰冻状态谷物水份含量与其硬度的函数关系，提出“电子牙”的研究方案来检测冰冻状态下粮食的含水量，具有创新性。 本项目在机械机构方面采取钳式结构，模拟口腔咬合；在测控系统方面采用应变片式传感器对“咬合力”进行捕捉并采用了精密的数据采集处理系统，旨在建立起一个相对准确可靠的数学模型。在上述基础上我们研制出兼具操作简单、携带方便、快速准确、低能耗、低成本等特点的“电子牙”式冰冻状态谷物水份检测仪。该仪器规避了传统水分测量仪器周期长、耗时费电、不宜现场使用、价格昂贵、限制因素过多、局限性较大、检测误差大与重复性差等问题，可方便地实现低温霜冻条件下常见谷物水分含量的在线检测，终结了仅凭人工手摸牙咬估计谷物含水量的时代，为我国粮食检验机构及广大北方农民带来福音。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明的目的： “电子牙”式冰冻状态谷物水分测量仪的研制旨在提供一种更为准确、快速、简便且符合水分测定实际情况的检测仪器以满足日常的检验要求。 基本思路： 国内外多项实验结果表明谷物含水量与其硬度之间存在确定的函数关系。基于这一理论基础，我们提出借鉴仿生学原理及人工检验方法，根据检测其硬度和含水量，建立两者的函数关系，并以此设计冰冻状态下谷物的含水量测量仪。 创新点： 本项目突破传统的电容法、电阻法等粮食水分检测模式，借鉴仿生学原理及人工检验方法，根据冰冻状态谷物水份含量与其硬度的函数关系，提出“电子牙”的研究方案来检测冰冻状态下粮食的含水量，具有创新性。 技术关键： ①“电子牙”测量机理 ②钳式机械结构的设计 ③低功耗测量系统的设计 主要技术指标： ① 含水量测量范围：0%-25% ② 工作温度：-40℃-20℃ ③ 被测作物：玉米 ④ 手握施力范围：0~800N ⑤ 含水量测量值的液晶显示 ⑥ 数据存储
科学性、先进性
- 科学性： 在测量机理方面，“电子牙”式冰冻状态谷物水分测量仪根据冰冻状态谷物水份含量与其硬度的函数关系，通过测量硬度来确定谷物含水量，突破了低温对电容、电阻法等常用测量方法的局限；机械机构采用钳式设计，符合杠杆原理，手柄的设计符合人体工效学，使用舒适、省力；测控系统采用精密低功耗集成芯片INA122、MSP430F149型单片机进行数据采集、处理，降低能耗的同时充分确保测量精度；数据采集实验过程中对被测对象进行合理分组并多次重复测量，取得了了大量实验数据，为后期数学建模的准确性提供了保障。 先进性： “电子牙”式冰冻状态谷物水分测量仪作为首个针对北方寒冷地区设计的粮食水分测量仪，具有优越的性能，兼具适用温度范围广、操作简单、使用舒适、携带方便、快速准确、低能耗、低成本等特点，该仪器规避了传统水分测量仪器周期长、耗时费电、不宜现场使用、价格昂贵、限制因素过多、局限性较大、检测误差大与重复性差等问题，可方便地实现低温霜冻条件下常见谷物水分含量的在线检测。
获奖情况及鉴定结果
- 本项目于2010年6月申报浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）并获学校推荐，题为“粮食冻结水分在线测量仪”。 2010年12月16日，作品入选中国计量学院学生课外科技学术作品竞赛复赛，经评委鉴定，该作品以模拟牙咬的方式测量低温霜冻状态下谷物水分，想法特别，具有一定的创新性，但是检测人员“手摸牙咬”的感觉是很难模拟的，水分与各参量之间的关系需经过实验论证。本学期初，项目组成员致力于通过实验寻找水分与各参量之间的关系，使作品有进一步的进展。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： “电子牙”式冰冻状态谷物水分测量仪采用模拟人的牙齿咬合动作方式来检测冰冻状态下粮食的水分含量。操作简单，只需将粮食放入钳式检测装置凹槽内，握住手柄压碎粮食，该粮食内的水分含量就可以在液晶显示频上显示出来。仪器本身带有温度补偿，故用户可以在较大的温度区间内使用本产品进行精密粮食水分测量。 技术特点和优势： 该产品与目前市场上同类产品相比有以下优势： 1、 产品针对性强。 2、 产品的便携式设计。 3、 产品的快速检测功能。 4、 产品的能耗低。 5、 人体工效学原理的体现。 市场分析、经济效益预测： 该仪器作为首个针对北方寒冷地区设计的粮食水分测量仪，具有优越的性能，兼具适用温度范围广、操作简单、使用舒适、携带方便、快速准确、低能耗、低成本等特点，必将获得广大用户的首肯。该仪器的推广所带来的经济效益和社会效益是不可估量的。
同类课题研究水平概述
- 研究现状 目前，谷物水分测量领域应用较多的方法主要有：传统方法（烘干法）、微波测量法、电容法、核磁共振测量法。现有谷物水分测量仪器的不足之处如下： 1、传统方法（烘干法）：测量周期长，难以满足现代生产对速度和连续化的要求； 2、微波测量法：测量结果受温度等因素影响，结果不够准确； 3、电容法：测量结果受物料形状、密度等因素影响，仪器价格高； 4、核磁共振测量法：仪器昂贵，保养费用大。 此外，冰冻状态下粮食颗粒内自由水结冰，其介电常数大幅度改变，目前使用最为广泛的电容法、电阻法等随之失效，长期以来检测人员手摸牙咬,凭经验判定粮食含水量，无法确保检测结果的准确性。
