Способ определения засоренности зерна легкими примесями Советский патент 1986 года по МПК G01N33/10 

IC

1C

ю

со ;о Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при уборке и в послеуборочной обработке зернового вороха. Цель изобретения - сокращение вре мени определения. На фиг. 1 схематично изображено устройство для осуп;ествления способа; на фиг. 2 -.график зависимости соотношений диэлектрических проницаемостей навески зерна до и после уплотнения от засоренности зерна лег кими примесями; на фиг. 3 - график зависимости относительной усадки на(dh) вески зерна --- от давления (Р). h При осуществлении способа определения засореннрсти зерна легкими примесями вьщеЛяют навеску зерна и измеряют диэлектрическую проницаемость последней. Затем навеску зерна УПЛОТНЯЮТ и измеряют диэлектрическую проницаемость в уплотненной навеске зерна и устанавливают соотношение измеренных величин с после«дующим определением засоренности в-, зерне легкими примесями по формуле В К , (1) 1 где Cj - диэлектрическая проницаемость навески зерна; Cg - диэлектрическая проницаемость навески зерна в уплотненном состоянии; К - коэффициент пропорциональ ности. Поскольку зерновая навеска состо ит из собственно зерна и различных примесей, б состав которых входят и легкие примеси, состоящие из половы обмолоченных колосков, частиц соломы и т.д., то плотность такой зерно вой смеси в свободном состоянии мал и соответственно значение диэлектри ческой проницаемости мало, при этом диэлектрическая проницаемость тем меньше, чем больше легких примесей находится в зерне. Если же подвергнуть эту смесь сжатию до значения, не превышающего начало наступления деформации зерен и измерить ее диэлектрическую проницаемость, то зна чение диэлектрической проницаемости такой смеси выше значения диэлектри ческой проницаемости зерновой смеси в свободном состоянии. Эта разница тем больше, чем большее количество легких примесей находится в зерновой смеси. Это объясняется тем, что легкие примеси более подвержены деформации и уплотнению, чем само зерно . Отнесение разницы значений диэлектрической проницаемости зерновой смеси, находящейся под давлением, и диэлектрической проницаемости зерновой смеси в свободном состоянии к диэлектрической проницаемости смеси в свободном состоянии пропорционально процентному содержанию легких примесей в зерне. Устройство для определения засоренности зерна легкими примесями состоит из цилиндрического емкостного датчика, в котором дно 1 и верхняя часть 2 цилиндра выполнены из изоляционного материала, а в центре нижней части, представляющей собой электрод 3, расположен второй элект-. род 4. Сверху цилиндр закрывает съемный поршень 5, изготовленный из изоляционного материала. Электроды соединены с измерителем 6 емкости. Поршень 5, испытывая давление Р, сжимает зерновую смесь и подвергает ее деформации. Устройство работает следующим образом. Емкостный датчик полностью засыпают зерном и измеритель 6 емкости фиксирует его диэлектрическую проницаемость С (зерно находится в свободном состоянии и испытывает давление собственного веса). Затем к поршню 5 прикладьшают давление Р const, под действием которого он перемещается вниз, сжимает и уплотняет зерно и в это время измеряют диэлектрическую проницаемость зерна Cj с помощью измерителя 6 емкости. По соотношению показаний С и С, измерителя 6 судят о процентном содержании легких примесей в зерне. Диэлектрическая проницаемость зерновой смеси зависит от многих факторов. Эту зависимость зерновой смеси в свободной насьтке можно представить функцией общего вида, например : г, f(W, ли,. ЗФ, t, Ст, Н,„..)(2) где W - влажность.; Ж - легкие примеси, зерновая фракция (ЗФ); f - температура; Ст - состав (сорт), Н - навеска. Тогда после сжатия при тех же неизменных параметрах Ст, Н, W, ЛП ЗФ, t диэлектрическая проницаемост в линейном приближении может быть представлена в виде ЛП р) «,(1 ЗФ где Р - давление. Емкость Cj цилиндрического датчика, заполненного испытуемой смесью до сжатия, устанавливают приближенно по формуле где 1 - длина центрального электро Емкость Cj этого же датчика пос сжатия смеси, учитывая формулу (4) можно представить в виде -е-2111.(1 ЛП рч ЗФ «2 In-r; (3) в выражени Подставляя (4) и (1), получим (i ЛПр). , RJ Г ЗФ , R In-g-/In-gЛП p4 ЗФ Из формулы (6) видно, что диэлек рическая проницаемость , которая является функцией влажности и многи других факторов, не влияет на резул таты определения засоренности легки примесями, поскольку она в результа преобразования (6) сокращается (вза имокомпенсируется). Таким образом, показатель В засо ренности зерна легкими примесями яв ляется однозначной функцией отношё ния легких примесей (ЛП) к зерновой фракции (ЗФ) при постоАнном известном значении давления Р, что и необходимо для реализации способа. Выбор величины давления Р,прикладываемой при уплотнении к навеске зерна, осуществляют в широком интервале, так как зависимость (3) для г зерна влажностью 10-20%, поступающего на предварительную очистку, удовлетворительно сохраняется при различных давлениях вплоть до давлений, вызывающих смятие и разрушение зерна. Однако с точки зрения наибольшей чувствительности и простоты реализации предлагаемого способа удельное давление для зерна пшеницы, в частности Новосибирская-67, предпочтительно выбирать в интервале (30-50)х х10 кг/см, когда деформация легких примесей уже прекращается, а деформация зерна еще не существенна (около 1%). Причем такое давление ; можно создать при помощи груза массой 2-5 кг. Для предлагаемого датчика удельное давление около 40 10 кг/см создают при помощи поршня весом 3,2 кг. Изменение показателя засоренности (.Z|U-, зерна легкими примесями где К - коэффициент пропорциональности, принятый равным единице) в зависимости от содержания в зерновой смеси представлено в таблице. С повьшхением содержания легких примесей увеличивается и показатель засоренности. Как видно из таблицы, изменение диэлектрической проницаемости чистого зерна (нулевое содержание легких примесей) до и после сжатия незначительно (на 1%), так как данный материал почти не увеличивает своей плотности при оказании на него давления 0,045 кг/см из-за отсутствия легко деформируемых компонентов легких примесей. Когда же в межэлектродное пространство прибора, реализующего способ, поместим смесь легких примесей (100%-е их содержание), то показатель засоренности В.принимает максимальное значение вследствие максимального увеличения плотности данного материала после операции сжатия. Относительное увеличение плотности зерновой смеси с 20%-ным содержанием легких примесей меньше, чем смеси легких примесей, поэтому показатель засоренности данного материала принимает промежуточное значение. ; При выборе геометрических размеров датчика, реализующего способ, необходимо руководствоваться тем, что основным определяющим размером является диаметр цилиндрического электрода, который должен составлять 9D-120 мм с целью доЬтаточной предствительностью выборки и исключения свободообразования зерновой смеси, исходя из максимальных размеров частиц легких примесей. Высота цилиндри ческого электрода для более равномер ного распространения зоны сжатия в зерновой смеси равна радиусу, а высота центрального электрода, учитывая форму электрического поля в межэлектродном пространстве, - половине радиуса. Полная высота цилиндрической части прибора (высота насыпки зерновой смеси) в 1,7-2 раза больше высоты цилиндрического электрода, чтобы поршень при максимальной относительной усадке зерновой смеси не вошел в зону межэлектродного простраства. 1 9 Формула изобретения 1.Способ определения засоренности зерна легкими примесями, предусматривающий вьщеление навески зерна, отличающийся тем, что, с-; целью сокращения времени, измеряют диэлектрическую проницаемость навески зерна, затем последнюю уплотняют и измеряют диэлектрическую проницаемость в уплотненной навеске зерна, а засоренность зерна легкими примесями определяют по соотношению измеренных величин. 2.Способ по п. 1,отличающ и и с я тем, что засоренность В зерна легкими примесями определяют по формуле В к y.i .00% .-Ci где С - диэлектрическая проницаемость навески зерна в уплотненном состоянии; С, - диэлектрическая проницаемость навески зерна, К - коэффициент пропорциональности.

Изобретение относится к исследованию состава зернового вороха и направлено на сокращение времени определения засоренности зерна. В отсобранной пробе зерна измеряют диэлект.рическзто проницаемость до и после ее уплотнения. Количество легких примесей устанавливают по cootнoшeнию измеренных величин по расчетной формуле . 1 з.п. ф-лы, 3 шт., 1 табл. (Л

Коэффициент пропорциональности для анализа принят равным единице.

35 30

25 2В

/5Г Ю 20 30 Засоренность W 50 60 70 80 90 100 зерна легкими примесями, «А .Z

5 W 15 20 25 30 35 40 45 10

Cft

иг. 3