(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210902181.1 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 中研创科 （三明） 智能科技有限公司 地址 365001 福建省三明市三元区绿岩新 村91幢209室 (72)发明人 苏文斌　苏文华　林龙洲　 (74)专利代理 机构 三明市三元区君诺知识产权 代理事务所 (普通合伙) 35268 专利代理师 何月芳 (51)Int.Cl. G01N 15/00(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G01N 21/359(2014.01) G01N 21/3554(2014.01) (54)发明名称 一种利用 近红外线激光测量颗粒物表面含 水率的装置 (57)摘要 本发明公开了一种利用近红外线激光测量 颗粒物表面含水率的装置， 包括外壳， 外壳内通 过隔板分为若干个空间， 且外壳上开设有多组孔 槽结构， 外壳内一侧设置有电源指示灯， 电源指 示灯的底端设置有激光器组件， 激光器组件的一 侧连接有激光脉冲控制模块， 外壳的内部设置有 第一光学镜片组件， 传感器阵列组件的背端设置 有半导体制冷组件， 通过设置的精密光学装置将 单个的红外激光点扩散成192 0个均匀的激光点， 这1920个激光点照射在皮带颗粒物料表面， 即时 有部分红外光没有返回被传感器所检测到也可 以通过算法将其丢弃， 不参与数学统计。 利用该 技术可以实现对皮带横截面上的颗粒物料高达 1920个采样点的检测， 保证其检测精度。 权利要求书1页 说明书6页 附图5页 CN 115356240 A 2022.11.18 CN 115356240 A 1.一种利用近红外线激光测量颗粒物表面含水率的装置， 包括外壳(1)， 其特征在于： 所述外壳(1)内通过隔板分为若干个空间， 且所述外壳(1)上开设有多组孔槽结构， 所述外 壳(1)内一侧设置有电源指示灯(2)， 所述电源指示灯(2)的底端设置有激光器组件(3)， 所 述激光器组件(3)的一侧连接有激光脉冲控制 模块(4)， 所述外壳(1)的内部设置有第一光 学镜片组件(5)， 所述第一光学镜片组件(5)的一侧与传感器阵列组件(6)电性连接， 所述传 感器阵列组件(6)的背端设置有半导体制冷组件(7)， 所述半导体制冷组件(7)的一端与水 冷模块(8)连接， 所述第一光学镜片组件(5)的一侧设置有半导体制冷控制模块(10)， 所述 半导体制冷控制模块(10)的一端设置有电源模块(11)， 所述外壳(1)内部的另一端设置有 第二光学镜片组件(12)， 所述第二光学镜片组件(12)的一端与深度相机传感器(13)电性连 接， 所述外壳(1)的另一端侧壁上设置有数据通讯接口(14)、 氮气灌注口(15)、 水冷接口 (16)、 电源接口(17)和气冷接口(18)， 所述外壳(1)内设置有 主控电路板(9)。 2.根据权利要求1所述的一种利用近红外线激光测量颗粒物表面含水率的装置， 其特 征在于： 所述主控电路板(9)的一端与电源模块(11)电性连接， 所述电源模块(11)的另一端 通过电源接口(17)与外接电路电性连接， 所述主控电路板(9)的一端与内部用电结构均电 性连接。 3.根据权利要求1所述的一种利用近红外线激光测量颗粒物表面含水率的装置， 其特 征在于： 所述第一 光学镜片组件(5)与第二 光学镜片组件(12)之间形成夹角。 4.根据权利要求1所述的一种利用近红外线激光测量颗粒物表面含水率的装置， 其特 征在于： 所述半导体制冷控制模块(10)的一端与半导体制冷组件(7)电性连接， 且 所述半导 体制冷组件(7)的一端与传感器阵列组件(6)接触固定， 所述水冷接口(16)的一端与水冷模 块(8)连接， 所述气冷接口(18)和氮气灌注口(15)的一端与外 接气源连通。 5.根据权利要求1所述的一种利用近红外线激光测量颗粒物表面含水率的装置， 其特 征在于： 所述主控电路板(9)内设置有陀螺仪结构， 且所述主控电路板(9)的一端通过数据 通讯接口( 14)与外接生产管理系统电性连接， 其中所述数据通讯接口(14)可为RS232/ RS485， 4－20MA、 SQL数据库对接方式或根据用户需要定制专用等多种数据传输方式。 6.根据权利要求1所述的一种利用近红外线激光测量颗粒物表面含水率的装置， 其特 征在于： 所述 孔槽结构内均设置有密封 橡胶圈。 7.根据权利要求1所述的一种利用近红外线激光测量颗粒物表面含水率的装置， 其特 征在于： 所述激光器组件(3)、 传感器阵列组件(6)和深度相机传感器(13)组件均为纳米级 阵列式超高密度光电传感器。 8.根据权利要求1所述的一种利用近红外线激光测量颗粒物表面含水率的装置， 其特 征在于： 所述主控电路板(9)内设置有权 重算法修 正检测数据模型。 9.根据权利要求1所述的一种利用近红外线激光测量颗粒物表面含水率的装置， 其特 征在于： 所述深度相机传感器(13)的一端设置有数据 缓存结构， 包括内置存储器、 SD卡和U 盘中的一种或多组。 10.根据权利要求1所述的一种利用近红外线激光测量颗粒物表面含水率的装置， 其特 征在于： 所述主控电路板(9)之间设置有AD芯片。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115356240 A 2一种利用近红外线 激光测量颗粒物表面含水率的装 置 技术领域 [0001]本发明涉及激光测量装置领域， 特别是涉及一种利用近红外线激光测量颗粒物表 面含水率的装置 。 背景技术 [0002]目前作为颗粒物水分测量有众多的检测技术及方法， 主要有传统的干燥失重法、 接触式微波测量、 电化学测量、 多频谱微波测量及红外测量等(1)干燥失重法： 干燥失重法 为颗粒物样品在105～110℃下加热干燥， 根据试样的质量损失来测定水分， 方法简单， 对于 年份长的颗粒物比较适合， 但是由于空气中加热时间教长(1～2h)， 颗粒物的样品容易氧化 增重， 而使测定结果偏低， 对于年份短的颗粒物影响尤其大； (2)接触式微波测量： 将棒式传 感器插入颗粒物样品中， 应用微波能量衰减技术， 结合软件算法， 实现对水分含量的测量； (3)电化学测量： 与接触式微波测量方式相近， 也是将电化学传感器入颗粒物样品中， 利用 电化学微测量技术实现对水分含量的测量； (4)多频谱微波测量： 采用多频谱硬件技术， 传 感器通过微波发射 ‑接收系统向被测介质发射微波信号， 电磁能在穿过被测介质时， 介质中 的水分子由于它的极性， 会在电磁场中吸收能量。 而被水分子 吸收的这部分能量和水分子 含量保持着线性关系， 不同的电磁频段、 在不同的含水率和介质间其特性 都不同， 通过同时 发射多段不同频率的频谱测量介质的水分含量； (5)红外测量： 将红外光源照射在被测产品 表面， 产品表面将吸收一部 分红外光线， 然后 将其余的光反射回测量仪的光探测器内。 这部 分被吸收的光称为吸 收频谱， 通过 该频谱计算被测产品中的水分含量。 [0003]以上五种测量方法中， 干燥失重法准确性最高， 因此该方法也用于对其它测量方 法的校对数据基准值， 但是干燥 失重法测量周期时间比较长， 最少也要10 分钟以上， 而且每 次操作都必须人工操作， 过程复杂， 一般用于质计部门精密测量用。 项目现场需要的是实时 的连续数据， 至少每分钟能给 出一个精准的测量数据， 所以该测量方法不 适用于本项目。 [0004]而接触式微波测量与电化学测量都是需要将测量器具与介质完全接触， 并保持一 定时长， 否则会影响测量精度。 即便如此， 这两种 方法所测得水分含量偏差也很大， 即重复 测量精度低。 因为项目现场， 皮带是不断工作中的， 颗粒物料是不可能停留下来测量的， 所 以这两种方法都不 适合该应用场景。 [0005]现有市场上的多频谱微波测量仪或者是红外测量仪的优点是都可实现非接触式 实时测量。 但是皮带上 的颗粒物料外表面并不是平整规则的平面， 而且颗粒物料中水分含 量也不均匀， 都存在有的地方干点， 有的地方湿点。 现有设备(包括接触式微波测量与电化 学测量)都是单点测量， 或者是测量区域局限在一个非常小的范围之内， 其检测的数据并不 能代表皮带上颗粒物料横截面上所有颗粒物料 的水分含量。 而且在实际检测过程中， 由于 颗粒物料的颗粒表面粗糙度不一致， 导致照射在被测产品表面红外光线不会原路反射回测 量仪的光探测器内， 也就不能被测 量仪的光探测器所测得， 仪器会错误的认为这些光线也 是被吸收了， 所以检测数据与实际数据偏差 很大。说　明　书 1/6 页 3 CN 115356240 A 3