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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- “電子牙”式冰凍狀態(tài)谷物水分測(cè)量?jī)x
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- “電子牙”式冰凍狀態(tài)谷物水份檢測(cè)儀通過(guò)測(cè)量硬度來(lái)確定谷物含水量，突破了低溫對(duì)電容法等常用測(cè)量方法的局限，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量機(jī)理的更新,提供了一種更為準(zhǔn)確、快速、簡(jiǎn)便且符合水分測(cè)定實(shí)際情況的檢測(cè)儀器以滿(mǎn)足日常的檢驗(yàn)要求。
- 詳細(xì)介紹：
- 本項(xiàng)目從人工“牙咬手摸”法測(cè)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(lái)檢測(cè)冰凍狀態(tài)下糧食的含水量，具有創(chuàng)新性。 本項(xiàng)目在機(jī)械機(jī)構(gòu)方面采取鉗式結(jié)構(gòu)，模擬口腔咬合；在測(cè)控系統(tǒng)方面采用應(yīng)變片式傳感器對(duì)“咬合力”進(jìn)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(gè)相對(duì)準(zhǔn)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(jiǎn)單、攜帶方便、快速準(zhǔn)確、低能耗、低成本等特點(diǎn)的“電子牙”式冰凍狀態(tài)谷物水份檢測(cè)儀。該儀器規(guī)避了傳統(tǒng)水分測(cè)量?jī)x器周期長(zhǎng)、耗時(shí)費(fèi)電、不宜現(xiàn)場(chǎng)使用、價(jià)格昂貴、限制因素過(guò)多、局限性較大、檢測(cè)誤差大與重復(fù)性差等問(wèn)題，可方便地實(shí)現(xiàn)低溫霜凍條件下常見(jiàn)谷物水分含量的在線(xiàn)檢測(cè)，終結(jié)了僅憑人工手摸牙咬估計(jì)谷物含水量的時(shí)代，為我國(guó)糧食檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)及廣大北方農(nóng)民帶來(lái)福音。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的： “電子牙”式冰凍狀態(tài)谷物水分測(cè)量?jī)x的研制旨在提供一種更為準(zhǔn)確、快速、簡(jiǎn)便且符合水分測(cè)定實(shí)際情況的檢測(cè)儀器以滿(mǎn)足日常的檢驗(yàn)要求。 基本思路： 國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)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。基于這一理論基礎(chǔ)，我們提出借鑒仿生學(xué)原理及人工檢驗(yàn)方法，根據(jù)檢測(cè)其硬度和含水量，建立兩者的函數(shù)關(guān)系，并以此設(shè)計(jì)冰凍狀態(tài)下谷物的含水量測(cè)量?jī)x。 創(chuàng)新點(diǎn)： 本項(xiàng)目突破傳統(tǒng)的電容法、電阻法等糧食水分檢測(cè)模式，借鑒仿生學(xué)原理及人工檢驗(yàn)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(lái)檢測(cè)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(cè)量機(jī)理 ②鉗式機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ③低功耗測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 主要技術(shù)指標(biāo)： ① 含水量測(cè)量范圍：0%-25% ② 工作溫度：-40℃-20℃ ③ 被測(cè)作物：玉米 ④ 手握施力范圍：0~800N ⑤ 含水量測(cè)量值的液晶顯示 ⑥ 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性： 在測(cè)量機(jī)理方面，“電子牙”式冰凍狀態(tài)谷物水分測(cè)量?jī)x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(guò)測(cè)量硬度來(lái)確定谷物含水量，突破了低溫對(duì)電容、電阻法等常用測(cè)量方法的局限；機(jī)械機(jī)構(gòu)采用鉗式設(shè)計(jì)，符合杠桿原理，手柄的設(shè)計(jì)符合人體工效學(xué)，使用舒適、省力；測(cè)控系統(tǒng)采用精密低功耗集成芯片INA122、MSP430F149型單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理，降低能耗的同時(shí)充分確保測(cè)量精度；數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行合理分組并多次重復(fù)測(cè)量，取得了了大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為后期數(shù)學(xué)建模的準(zhǔn)確性提供了保障。 先進(jìn)性： “電子牙”式冰凍狀態(tài)谷物水分測(cè)量?jī)x作為首個(gè)針對(duì)北方寒冷地區(qū)設(shè)計(jì)的糧食水分測(cè)量?jī)x，具有優(yōu)越的性能，兼具適用溫度范圍廣、操作簡(jiǎn)單、使用舒適、攜帶方便、快速準(zhǔn)確、低能耗、低成本等特點(diǎn)，該儀器規(guī)避了傳統(tǒng)水分測(cè)量?jī)x器周期長(zhǎng)、耗時(shí)費(fèi)電、不宜現(xiàn)場(chǎng)使用、價(jià)格昂貴、限制因素過(guò)多、局限性較大、檢測(cè)誤差大與重復(fù)性差等問(wèn)題，可方便地實(shí)現(xiàn)低溫霜凍條件下常見(jiàn)谷物水分含量的在線(xiàn)檢測(cè)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本項(xiàng)目于2010年6月申報(bào)浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃（新苗人才計(jì)劃）并獲學(xué)校推薦，題為“糧食凍結(jié)水分在線(xiàn)測(cè)量?jī)x”。 2010年12月16日，作品入選中國(guó)計(jì)量學(xué)院學(xué)生課外科技學(xué)術(shù)作品競(jìng)賽復(fù)賽，經(jīng)評(píng)委鑒定，該作品以模擬牙咬的方式測(cè)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(cè)人員“手摸牙咬”的感覺(jué)是很難模擬的，水分與各參量之間的關(guān)系需經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)論證。本學(xué)期初，項(xiàng)目組成員致力于通過(guò)實(shí)驗(yàn)尋找水分與各參量之間的關(guān)系，使作品有進(jìn)一步的進(jìn)展。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 樣品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明： “電子牙”式冰凍狀態(tài)谷物水分測(cè)量?jī)x采用模擬人的牙齒咬合動(dòng)作方式來(lái)檢測(cè)冰凍狀態(tài)下糧食的水分含量。操作簡(jiǎn)單，只需將糧食放入鉗式檢測(cè)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(lái)。儀器本身帶有溫度補(bǔ)償，故用戶(hù)可以在較大的溫度區(qū)間內(nèi)使用本產(chǎn)品進(jìn)行精密糧食水分測(cè)量。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 該產(chǎn)品與目前市場(chǎng)上同類(lèi)產(chǎn)品相比有以下優(yōu)勢(shì)： 1、 產(chǎn)品針對(duì)性強(qiáng)。 2、 產(chǎn)品的便攜式設(shè)計(jì)。 3、 產(chǎn)品的快速檢測(cè)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(chǎng)分析、經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 該儀器作為首個(gè)針對(duì)北方寒冷地區(qū)設(shè)計(jì)的糧食水分測(cè)量?jī)x，具有優(yōu)越的性能，兼具適用溫度范圍廣、操作簡(jiǎn)單、使用舒適、攜帶方便、快速準(zhǔn)確、低能耗、低成本等特點(diǎn)，必將獲得廣大用戶(hù)的首肯。該儀器的推廣所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是不可估量的。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 研究現(xiàn)狀 目前，谷物水分測(cè)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(cè)量法、電容法、核磁共振測(cè)量法。現(xiàn)有谷物水分測(cè)量?jī)x器的不足之處如下： 1、傳統(tǒng)方法（烘干法）：測(cè)量周期長(zhǎng)，難以滿(mǎn)足現(xiàn)代生產(chǎn)對(duì)速度和連續(xù)化的要求； 2、微波測(cè)量法：測(cè)量結(jié)果受溫度等因素影響，結(jié)果不夠準(zhǔn)確； 3、電容法：測(cè)量結(jié)果受物料形狀、密度等因素影響，儀器價(jià)格高； 4、核磁共振測(cè)量法：儀器昂貴，保養(yǎng)費(fèi)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(zhǎng)期以來(lái)檢測(cè)人員手摸牙咬,憑經(jīng)驗(yàn)判定糧食含水量，無(wú)法確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
