[0001] 本发明涉及微波检测校准技术领域，具体涉及一种微波反射式含水率传感器静态校准装置、安装及校准方法。

[0002] 含水率检测在混凝土、粮食、烟草、医药、化工等领域都有巨大的潜在应用价值。目前正处于研究和已经应用阶段的在线含水率检测法，根据传感器检测原理区分，包括电容法、电阻法、中子法、红外法和微波法等。其中微波法具有检测效率高、测量准确、操作便捷，使用安全，以及抗干扰能力强等优点，因此得到广泛应用。微波式含水率传感器的检测原理是利用不同介质的介电常数差异，当微波照射于被测材料时会由于含水率的差异产生不等的功率、幅度和相位变化。通过测量该变化量并加以处理和分析，实现待测物内部含水率检测。以混凝土行业为例，常需要对砂料进行含水率检测以提高对混凝土含水率的精确控制，从而提高混凝土质量。在传感器现场使用过程中，由于被测材料改变等原因，时常需要进行校准工作。通常传感器现场校准采用动态校准方法，主要问题如下：动态校准需要现场操作员和搅拌机、皮带机、装载机等机械设备的配合，试验所需砂料较多（一般需要至少500‑1000kg）。且由于需要进行多点多次检测，以及取样烘干等工序耗时较长，对现场的正常生产造成影响。另外动态检测的测量点和取样点往往不一致，当材料不均匀时，校准误差有时较大。而常规的静态校准方式，若将原传感器拆下带回实验室校准，校准完成后重新安装使用的方式，其拆卸和再安装工作量较为繁琐，同样给现场校准工作带来很大阻碍；若使用另外一个传感器进行校准，除会给使用方带来额外采购成本的问题，另外静态校准方式还会由于操作员在提起/放下传感器时的角度、力度不同，影响测量结果，导致最终校准结果并不理想。

[0003] 鉴于以上问题，为使微波式含水率传感器能够更好的应用和服务于各行各业，需要探寻更加方便快捷、简单有效、适用于现场条件且成本不高的快速校准方案。

[0031] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0032] 实施例1如图1至图3所示，本实施例提供一种微波反射式含水率传感器静态校准装置，包
括倾斜设置的簸箕型支架1，以及设置于簸箕型支架1底部的含水率传感器2，簸箕型支架1的侧板32设置有与翻转挡板3相配合的档销13，簸箕型支架1的底板设置有撑口袋框4相配合的插接槽14；翻转挡板3和撑口袋框4分别通过活动挑竿5安装于簸箕型支架1对应位置处，其中：
如图4所示，翻转挡板3，分体设置于簸箕型支架1的斜下方，包括与档销13相配合的导向滑道34、与活动挑竿5相配合的插接孔Ⅰ33，翻转挡板3相对于簸箕型支架1翻转动作，用于挡住测试用沙从而静态测试；
如图5所示，撑口袋框4，分体设置于簸箕型支架1的底部，包括与插接槽14相配合的插接件Ⅰ43、与活动挑竿5相配合的插接孔Ⅱ42，撑口袋框4固定于翻转挡板3的下方，用于套接撑开的袋口并收集测试完成后的测试用沙；
如图6所示，活动挑竿5，包括竿本体51，以及设置于竿本体51上的插接件Ⅱ52，插接件Ⅱ52垂直朝上设置；竿本体51带动插接件Ⅱ52挑起翻转挡板3或撑口袋框4，实现静态校准装置的装配；
如图7所示，装配有翻转挡板3和撑口袋框4的簸箕型支架1对含水率传感器2进行
静态校准。

[0033] 如图1至图7所示，本技术方案通过准确、便捷的结构来校准微波反射式含水率传感器，从而确保其测量结果的准确性和可靠性。具体地，簸箕型支架1采用一定角度倾斜是为使砂料能够自然滑落，同时保持一定的堆积高度以覆盖在含水率传感器2上，形成静态测试条件；翻转挡板3通过导向滑道34和档销13的配合，能够精确控制翻转挡板3的动作，从而在测试过程中阻挡砂料的滑落，保证测试的静态性；翻转挡板3也在测试完成后轻松卸料；撑口袋框4用于收集测试完成后的砂料，其插接件与插接槽14的配合保证袋框的稳定性和易用性；活动挑竿5作为装配和卸料的关键工具，其允许操作人员从远处对翻转挡板3和撑口袋框4进行操作，提高操作的安全性和便利性；通过安装翻转挡板3和撑口袋框4，创建一个封闭且可控的测试环境，精确控制砂料的堆积高度和测试时间，从而确保含水率传感器2校准的准确性和可重复性；含水率传感器2基于微波反射原理工作，通过测量微波在介质中的传播速度和反射强度来推断介质的含水率；静态校准能够消除动态因素（如砂料流动、振动等）对测量结果的影响，从而提高测量的准确性和可靠性；通过翻转挡板3和撑口袋框4，实现测试环境的静态化，为含水率传感器2的校准提供可靠的条件。

[0034] 另外，根据本发明上述提出微波反射式含水率传感器静态校准装置还具有如下附加技术特征：如图4所示，所述翻转挡板3呈U型设置，翻转挡板3包括中间的挡板本体31，以及设置于挡板本体31两侧的侧板32；插接孔Ⅰ33设置于挡板本体31的顶部边缘处且插接孔Ⅰ33的入口朝下开设；侧板32的侧部开设有导向滑道34；档销13自导向滑道34相对滑动，实现挡板本体31由簸箕型支架1上方通过90°旋转至簸箕型支架1下方，阻挡簸箕型支架1内砂料的下落。

[0035] 本技术方案通过U型结构、插接孔与活动挑竿5的配合、导向滑道34与档销13的配合以及90°旋转机制等元素的综合应用，实现对砂料流动的有效控制。具体地，翻转挡板3采用U型结构，旋转时保持一定的结构稳定性，两侧的侧板32为档销13提供安装和滑动的空间；插接孔Ⅰ33位于挡板本体31的顶部边缘，且入口朝下开设，使得活动挑竿5方便地插入并挑起翻转挡板3；侧板32的侧部开设的导向滑道34与档销13相配合，档销13在导向滑道34内滑动，从而控制翻转挡板3的旋转，确保挡板在旋转过程中的稳定性和准确性；当档销13沿导向滑道34滑动时，翻转挡板3精确地由簸箕型支架1的上方旋转至下方，从而有效地阻挡簸箕型支架1内砂料的下落；翻转挡板3通过90°的旋转来实现从阻挡到释放砂料的功能，翻转挡板3在两种状态之间切换时具有明确的动作界限；在测试过程中，翻转挡板3处于阻挡状态，确保砂料在簸箕型支架1内形成稳定的堆积，为含水率传感器2提供稳定的测试环境；当测试完成后，翻转挡板3旋转至释放状态，砂料顺利地从簸箕型支架1内滑落至下方的收集装置中。

[0036] 如图5所示，所述撑口袋框4呈矩形框状设置，撑口袋框4包括框架本体41，插接件Ⅰ43设置于框架本体41的内侧且倾斜向上设置，插接件Ⅰ43的倾斜角度与簸箕型支架1的倾斜角度一致，保证插入簸箕型支架1后的撑口袋框4处于水平状态；插接孔Ⅱ42设置于框架本体41的外侧且插接孔Ⅱ42的入口朝下开设。

[0037] 本技术方案通过优化撑口袋框4的结构，确保其在含水率传感器2静态校准装置中能够稳定地安装、方便地拆卸，并有效地收集测试完成后的砂料。具体地，采用矩形框状的撑口袋框4保证其稳定性和足够的空间来容纳和支撑收集砂料的袋子；插接件Ⅰ43用于与簸箕型支架1的倾斜角度相匹配；当撑口袋框4插入簸箕型支架1时，插接件Ⅰ43能够顺利进入簸箕型支架1的插接槽14中，确保撑口袋框4的稳定安装；插接孔Ⅱ42用于方便活动挑竿5的插接，使得操作人员方便地通过活动挑竿5将撑口袋框4安装或拆卸；当撑口袋框4插入簸箕型支架1后，能够自动调整至水平状态，水平状态避免砂料在袋子中不均匀堆积或溢出；通过插接件Ⅰ43和插接孔Ⅱ42的配合，撑口袋框4方便地安装到簸箕型支架1上，也轻松地拆卸下来，提高操作的便捷性和效率；撑口袋框4的主要功能是收集测试完成后的砂料；通过将其安装在簸箕型支架1的下方，确保砂料在翻转挡板3打开时顺利落入料袋中。

[0038] 根据本发明的一个实施例，所述插接孔Ⅰ33、插接孔Ⅱ42的数量及间隔距离，均与相互配合的插接件Ⅱ52的数量及间隔距离相一致；插接件Ⅱ52自朝下开设的插接孔Ⅰ33、插接孔Ⅱ42入口向上进入，从而整个挑起翻转挡板3、撑口袋框4。

[0039] 本技术方案中，数量及间隔距离相一致，确保插接件Ⅱ52能够准确地插入到对应的插接孔中，避免装配过程中的错位或不稳定；插接件Ⅱ52自朝下开设的插接孔Ⅰ33、插接孔Ⅱ42入口向上进入，使得操作人员方便地从下方将插接件Ⅱ52插入到插接孔中，从而整个挑起翻转挡板3和撑口袋框4，简单快捷，提高工作效率。

[0040] 根据本发明的一个实施例，所述簸箕型支架1包括下料支架12，以及设置于下料支架12两侧的侧挡板11；含水率传感器2包括套筒21和固定支架22，套筒21通过固定支架22固定于下料支架12的底面。

[0041] 本技术方案中，含水率传感器2通过固定支架22安装在下料支架12的底面，确保传感器能够直接接触到流动的砂料，从而更准确地测量砂料的含水率；同时也便于对传感器进行维护和更换。套筒21与固定支架22的结合方式保证传感器安装的稳固性，防止在测试过程中因振动或砂料冲击而导致传感器位置变化，进而影响测量结果。

[0042] 实施例2在实施例1基础上，如图1至图3、图7所示，本实施例提供一种微波反射式含水率传感器静态校准装置的安装方法。

[0043] 一种微波反射式含水率传感器静态校准装置的安装方法，包括如下步骤：安装翻转挡板3和撑口袋框4时，若距离太远不便靠近，使用活动挑竿5进行远距离安装，将挑竿上的插接件Ⅱ52插入翻转挡板3或撑口袋框4；将翻转挡板3或撑口袋框4固定在活动挑竿5上，然后使用活动挑竿5进行下述安装操作；
安装翻转挡板3时，首先将翻转挡板3垂直于簸箕型支架1的下料方向，翻转挡板3
的导向滑道34朝向簸箕型支架1上方，侧板32的导向滑道34瞄准档销13，随后缓缓使翻转挡板3向下靠近簸箕型支架1，直至将导向滑道34安装固定在档销13上；
安装撑口袋框4时，首先将配套使用的料袋使用箍子固定在框架本体41上，料袋的袋口在框架本体41的外侧，利用框架本体41将袋口完全撑开；使用挑竿将袋框放置于导向支架斜下方，使撑口袋框4的插接件Ⅰ43朝向簸箕型支架1底面的插接槽14，控制撑口袋框4缓慢靠近簸箕型支架1，直至插接件Ⅰ43插入插接槽14，并用插接件Ⅰ43上的倒钩勾住插接槽
14后缘，形成稳定结构；
在校准过程的卸料时，使用活动挑竿5将翻转挡板3以档销13为圆心向上方挑起，
旋转90°后将翻转挡板3向垂直于簸箕型支架1的下方插入，将翻转挡板3固定在指定角度，使簸箕型支架1内的砂料滑出簸箕型支架1流入下方的料袋中。

[0044] 本技术方案通过优化静态校准装置的安装方法，确保含水率传感器2在静态校准过程中的准确性和可靠性。具体地，操作人员在距离较远或不便直接操作的情况下，通过活动挑竿5上的插接件Ⅱ52与翻转挡板3或撑口袋框4的插接孔配合，实现远距离安装，提高操作的灵活性和安全性；翻转挡板3垂直于簸箕型支架1的下料方向进行安装，通过导向滑道34与档销13的配合，确保翻转挡板3能够精确、稳定地固定在簸箕型支架1上，保证在测试过程中翻转挡板3能够有效地阻挡砂料的下落；撑口袋框4将料袋固定在框架本体41上，并通过框架本体41将袋口撑开；使用挑竿将撑口袋框4放置在导向支架斜下方，并通过插接件Ⅰ
43与插接槽14的配合，实现撑口袋框4的稳定安装，确保料袋能够稳定地接收从簸箕型支架
1滑落的砂料；在校准完成后，使用活动挑竿5将翻转挡板3以档销13为圆心向上方挑起，并旋转90°，然后将翻转挡板3固定在指定角度，原本被翻转挡板3阻挡的砂料能够顺利地从簸箕型支架1滑出，流入下方的料袋中，实现快速、有效的卸料过程，同时保证操作的安全性和便捷性。

[0045] 实施例3在实施例1基础上，如图1至图7所示，本实施例提供一种微波反射式含水率传感器静态校准装置的校准方法。

[0046] 一种微波反射式含水率传感器静态校准装置的校准方法，包括如下步骤：S1、关闭混凝土搅拌系统的动力供电，仅保留控制系统正常供电；
S2、由检测人员A携带静态校准装置、待测砂料、料袋到达含水率传感器2安装位
置；另需一名检测人员B在中控室进行配合读数；
S3、由检测人员A将翻转挡板3和撑口袋框4正确安装至簸箕型支架1上，拉下翻转
挡板3使砂料自然下落至簸箕型支架1上时能够留存；
S4、将待测砂料充分搅拌均匀，避免砂料中水分和粒径的分布不均；将砂料从距离簸箕型支架130cm的上方，轻柔均匀洒落到簸箕型支架1内，避免洒落到含水率传感器2的陶瓷面而是应当落在含水率传感器2上方的下料支架12上，使砂料沿着下料支架12底面自然滑落，直至在含水率传感器2陶瓷面上方的砂料厚度达到10cm以上；
S5、通知检测人员B读取和记录此时的含水率传感器2读数，记录完成后由检测人
员A取砂料至少1kg，封装在料袋中，并使用标记笔在袋上标号；
S6、拉动翻转挡板3使簸箕型支架1内砂料下落至料袋内，将料袋取回，然后重复试验步骤S4‑S5三次；
S7、在砂料中加入适量水，并再次充分搅拌，形成下一个湿度梯度；每个湿度梯度间隔2%‑3%的含水率；重复实验步骤S4‑S6，完成梯度的实验数据和取样收集，直至砂料含水率达到10%；若砂料初始湿度5%以上，适当减少每个梯度的湿度间隔，同时增加最高湿度的含水率，从而保证最终完成至少五个湿度梯度的测量；
S8、完成五个梯度×每个梯度三次取样=十五次取样记录后，将砂料收集完毕，取
下翻转挡板3和撑口袋框4，打扫现场后，携带全部试验装置和至少十五份砂料取样返回实验室；
S9、对十五份砂料取样依次进行称重得到Mia，倒入干净不吸水的烤盘中后再次称重得到Mib，然后放入烤箱充分烘干，彻底干燥后再次称重得到Mic，i=1 15，以及空取样袋~
重量m；
S10、根据称重结果计算每份砂料取样的真实含水率，具体公式如下：
(1)
式中：HMi为第i份取样的烘干含水率；
最终测量数据如表1所示。

[0047] 表1 含水率数据表

[0048] S11、依次将十五个取样的烘干含水率值、十五个测量人员B记录的传感器读数，输入传感器校准程序，校准程序会结合检测数据和静态补偿系数，计算得出传感器对该新砂料修正后的检测系数如公式(3)所示：y=0.262x‑4.451(3)
式中：y为砂料含水率，x为含水率传感器测量值；
S12、将修正后的检测系数输入中控室的含水率检测程序中，取代原系数，传感器的校准工作完成。

[0049] 本技术方案通过精确控制实验条件、梯度实验、数据处理和校准应用等步骤，实现对含水率传感器2的高精度校准，提高传感器在实际应用中的检测准确性。具体地，在进行校准之前，首先关闭混凝土搅拌系统的动力供电，仅保留控制系统正常供电，确保在操作过程中不会发生意外启动或机械伤害，保证操作人员的安全；校准过程中，砂料的投放、搅拌、取样等步骤都需要精确控制，以确保实验结果的准确性。例如，砂料从距离簸箕型支架130cm的上方轻柔均匀洒落，避免直接洒到含水率传感器2的陶瓷面上，减少误差，提高校准精度。通过在砂料中加入不同量的水，形成多个湿度梯度，并在每个梯度下重复实验步骤，获取不同湿度下含水率传感器2的读数，全面评估传感器在不同湿度条件下的性能；对收集到的砂料取样进行称重、烘干等处理，并计算每份取样的真实含水率；利用最小二乘算法对实验数据进行处理，计算得出传感器对砂料修正后的检测系数，有效地消除实验误差，提高校准结果的准确性；将修正后的检测系数输入中控室的含水率检测程序中，取代原系数，完成传感器的校准工作；在实际应用中，含水率传感器2就根据修正后的系数对砂料含水率进行更准确的检测。

[0050] 尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。