苹果内部品质的电特性无损检测研究

利用智能LCR测试仪、圆形平板电极系统和PC计算机及自主开发的水果电特性无损检测软件,用非接触式无损检测方法在线测定了不同内部品质的苹果的电特性的差异。结果表明,在5～100 kHz的频率范围内,有腐烂或损伤的苹果的阻抗比完好的要小,但测试结果受频率漂移影响较大;在33～100 kHz频率范围内,有腐烂或损伤的苹果的相对介电常数比完好的要大,测试频率的变化对相对介电常数基本无影响;损耗因数的变化则无一定的规律性。因此,用相对介电常数来进行水果内部品质的判别是可行的。     

果蔬介电特性研究综述

对食品介电特性的研究，不仅能使人们了解食品的射频或微波特性，研发出最具节能效果的介电加热设备，而且介电特性可用于食品品质的识别。为此，以果蔬为对象，概述了果蔬生物体的介电特性；介绍了测试信号的频率和电压以及环境温度和湿度等测试条件对果蔬介电特性的影响；综述了在果蔬含水率、成熟度、新鲜度、损伤和糖、酸度等品质因素对介电特性影响方面的研究进展；并指出目前研究存在的问题和今后的研究方向。     

基于介电特性的燕麦含水率预测

为了给基于介电特性的小杂粮含水率测量仪的开发提供基础数据,该文以燕麦为对象,利用同心圆柱形电容器研究了测试信号频率(103～106Hz)、燕麦含水率(12%～21%)、温度(5～40℃)和体积密度(671～787kg/m3)对相对介电常数ε′和介质损耗因数ε″的影响,分析了介电参数变化的原因;建立了部分频率下燕麦介电参数与主要影响因素的关系模型,验证了模型的精度;检验了基于介电参数预测含水率的精度和可行性。结果表明,在103～106Hz频段内,燕麦的ε′和ε″均随测试信号频率的增大而减小,但随含水率、温度和体积密度的增大而增大;可用三元或二元三次方程描述介电参数和主要影响因素的关系,且各模型的决定系数皆大于0.96;同烘干法获得的含水率相比,基于介电参数预测燕麦含水率的误差范围在±1.2%,说明基于介电特性预测含水率是可行的。本研究对了解燕麦的介电特性以及燕麦含水率检测仪的开发有重要的指导意义。     

苹果果实成熟期间电特性的研究

为了了解果实成熟期间电特性的变化规律,该文以红富士苹果为对象,研究了测试信号的频率和电压对成熟期苹果电参数的影响,果实生长中电参数和生理生化参数的变化,并分析了电参数变化的原因。研究结果表明：频率对苹果电参数的影响规律与苹果成熟度无关,但电压对苹果电参数的影响规律与苹果成熟度有关。苹果成熟期间,其呼吸强度持续下降;果实成熟前期,相对介电常数和pH值逐渐下降,后期逐渐增大;而电阻率和可溶性固形物含量在前期逐渐增大,后期减小。这些参数的转折点皆出现在同一时间,说明电参数与苹果内部品质之间存在必然的联系,可以用电参数反映内部物质成分的变化。     

不同电极排列方式介电分选种子试验

为检验介电分选装置中电极排列方式对种子分选效果的影响,在同一个分选滚筒上布置轴向和圆周两种电极排列方式。采用等间距区间分组,统计不同试验条件下各区间内落入种子频数,并对种子分选后的分布进行了检验。试验结果表明,与圆周排列电极分选相比较,电极轴向排列时种子的脱落角大,并且种子分布样本标准差大,有利于将不同质量的种子分散开,有利于种子分选;落地种子分布符合正态分布,分选种子试验的重复性好,分选过程中种子相互碰撞明显减少,有利于区分不同级别的种子。试验研究结果为种子介电分选装置的设计提供了理论依据。     

拖拉机驾驶员颈部疲劳的肌电评价

为了了解拖拉机驾驶员颈部疲劳状况,该文在模拟拖拉机倒车作业的基础上,对驾驶员颈部胸锁乳突肌的表面肌电信号进行了测试,选取积分肌电值、平均功率频率、小波分解系数等特征量对肌电信号进行时域、频域以及时频域分析。结果表明：拖拉机驾驶员颈部疲劳后胸锁乳突肌的积分肌电值、平均功率频率、小波分解系数都降低,疲劳前后各特征量存在显著性差异（P＜0.05）,这些特征量都可以有效评价拖拉机驾驶员的颈部疲劳。     

小麦叶片电特性与外加电压和频率的关系研究

为了研究小麦叶片含水率快速无损检测的方法,该文以小麦幼苗叶片为材料,用自制的平行板电容式电极研究不同含水率小麦叶片的生理电容、生理电阻对外加测试频率、电压的影响.结果表明:在测试电压1.25V,频率为15.7～150kHz的条件下,小麦的生理电容只因含水率差异而不同,而不受测试频率的影响,但生理电阻在5～150kHz之间与频率呈显著的负相关关系;当测试频率固定为75kHz,电压在0.1V至2.5V之间变化时,小麦的生理电容变化与含水率相关,受电压影响较小,生理电阻与电压为负的乘幂关系;在测试频率为75kHz,电压1.0V时,小麦叶片的生理电容、电阻与含水率均呈现显著相关关系,但利用生理电容变化测定小麦幼苗叶片含水率较用生理电阻测定结果准确.因此,可以利用叶片电特性,尤其是生理电容进行小麦叶片含水率快速无损检测.     

苹果的介电特性与新鲜度的关系研究

采用平板电极，用破坏性方法研究了金帅苹果切片组织的介电特性与新鲜度的关系，结果表明：在１００Ｈｚ～１００ｋＨｚ的测试频段内，苹果的储藏时间越长，其果肉组织的阻抗值越大，相对介电常数和介质损耗因数越小；其中在１０～１００ｋＨｚ的频率范围内，苹果的介电特性与新鲜度具有明显的相关性。     

5JDF-0.5型介电式种子分选机组及其性能试验

通过对种子清选原理的分析,论证了5JDF-0.5型介电式种子分选机组工艺流程的合理性,并利用该机组在不同的电极材料和不同的分选电压下对油菜种子和白菜种子进行了分选试验。结果表明,该机组不仅可按种子的千粒重而且可按种子的活力进行分级,并且通过调节分选电压可得到不同的分选效果。     

土壤水分介电测量的频率上限分析

以德拜模型为基础,分析了不同电磁测量频率下土壤质地对土壤水分介电测量的影响规律,确定了不同误差要求下的土壤水分介电测量频率上限值,可作为进一步研制适用面较广的土壤水分测定仪的基础。     

测量谷物颗粒湿度的微波谐振腔法初步研究

介绍一种测量谷物颗粒湿度的微波谐振腔法及其原理和装置,以及它的测量过程和研究的实验结果。实验研究证明,微波谐振腔技术用来测量黄豆颗粒的湿度是一种有价值的方法。当腔用黄豆颗粒加载时,测量的是谐振频率和传输系数的改变值,所以,对测量系统的稳定性要求不太苛刻。这一测量技术也可以用来测量稻谷、麦子及其它种籽的湿度。     

基于介电特性与SPA-SVR算法的水稻含水率检测方法

为提高基于介电法水稻含水率的检测精度,以北粳3号水稻为研究对象,利用阻抗分析仪及自制同轴圆柱型电容器测量了不同含水率水稻在1 kHz～1 MHz频率下的相对介电常数ε′及介质损耗因数ε"。采用x-y共生距离法划分了72个样本校正集和48个样本预测集。利用无信息变量消除法及连续投影法选取介电参数(ε′、ε"及ε′和ε"两者结合)的特征变量,分别利用所提取的特征变量以及单频、全频下的介电参数来建立预测水稻含水率的多元线性回归及支持向量机回归模型,分析模型的预测性能,并对最佳模型的含水率预测结果进行温度补偿。结果表明:基于ε′与ε"两者结合并利用连续投影法提取特征变量建立的支持向量机回归模型预测效果最佳,其预测集决定系数为0.980,预测均方根误差为0.403%。最佳预测模型对不同品种水稻的含水率预测值与烘干法测得的含水率实测值的绝对误差集中分布在±0.5%内,该研究可为粮食含水率的检测提供参考。     

干旱区盐渍土介电常数特性研究与模型验证

常用的土壤介电模型一般都是针对非盐渍化土壤提出来的,对于干旱区盐渍化土壤,模型对于介电常数虚部的描述与实际测量情况有一定差距。为了更好地深入研究干旱区盐渍化土壤介电常数特性,该文选择盐渍土介电模型(修正的含水含盐土壤Dobson介电模型)作为典型研究区盐渍化土壤介电常数的基础模型,模拟分析土壤介电常数对模型参数的响应,在野外实测数据的支持下验证了盐渍土介电模型的适用性。研究结果表明:1)在低频区域(0.5相似文献   

基于介电特性与IRIV-GWO-SVR算法的番茄叶片含水率检测

为了探究利用介电特性检测作物水分状况的可行性,研究了一种基于介电特性的有效、快速、精确检测番茄叶片含水率的方法。以300片不同含水率的番茄叶片为研究对象,通过LCR测量仪测定叶片在0.05~200 k Hz下的相对介电常数ε′和介质损耗因数ε″,并采用干燥法测量叶片含水率。利用迭代保留信息变量法(iteratively retains informative variables,IRIV)对介电参数进行特征变量选取,并与连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)进行比较,利用支持向量回归机(support vector regression,SVR)分别建立叶片全变量、2种特征变量与叶片含水率的关系模型。结果表明,基于迭代保留信息变量法选取特征变量的支持向量回归模型(IRIV-SVR)具有良好的预测能力,但预测精度仍需提高,故引入灰狼优化算法(grey wolf optimizer,GWO)优化模型的参数c(惩罚因子)和g(核函数参数)。最终,经GWO优化后的模型(IRIV-GWO-SVR)的预测集决定系数R2与均方根误差RMSE分别为0.963 8,0.020 7。因此,利用介电特性结合IRIV-GWO-SVR算法预测番茄叶片含水率是可行的,同时为其他叶片含水率检测提供了一种新的方法和思路。     

基于微波干涉技术的土壤介电特性测量

土壤介电特性的测量对研究土壤品质与性质尤其是研究土壤水分至关重要,在土壤微波地基遥感试验中,土壤介电特性的测量也是必不可少的。该文利用C波段微波辐射计成功获取了8组不同湿度土壤的微波辐射干涉数据,在分析干涉原理的基础上,提出了基于土壤干涉数据的土壤介电常数的计算方法。通过干涉计算得到的土壤介电常数与DOBSON模型计算结果非常接近。土壤介电常数的干涉测量方法为土壤介电特性测量提供了一种选择。     

蜜瓜和西瓜果汁的射频介电特性及其与糖度的关系(简报)

为了解果汁的介电特性与其主要内部品质——糖度之间的关系,该文利用末端开路的同轴探头和阻抗分析仪测量了10 MHz～1.8 GHz的频率范围内不同成熟度的3个品种密瓜汁和4个品种西瓜汁的介电特性,同时测量了反映果汁糖度的可溶性固形物含量和果肉的含水率,分析了介电特性和糖度间的关系。结果显示：密瓜和西瓜果汁的相对介电常数和介质损耗因数皆随频率的增大单调减小,品种间的差异对介电特性有影响;1.8 GHz下密瓜汁的损耗角正切与糖度有较好的线性关系,其决定系数为0.784,但西瓜汁的介电特性与糖度的相关性较差;密瓜和西瓜果汁的糖度与果肉的含水率有很好的线性相关性,其决定系数分别为0.973和0.906。该研究将为基于介电特性的果汁糖度检测仪的开发提供了研究基础。     

基于介质损耗因数的粮食水分测量方法

为了能够在粮食的收购、干燥、储存过程中，快速、准确的测量粮食水分，根据电容器的电特性受介质影响的原理，提出了用介质损耗因数测量粮食水分的方法。给出了以AT89C52单片机为核心的粮食水分测试系统的硬件结构组成，采用相敏检波正交分离法测量介质损耗因数。通过对传感器的标定并对测试数据进行相应的回归处理，得到了介质损耗因数和粮食水分的函数关系。通过对山融1号小麦试验结果表明，该方法重复性好，测量精度高，水分含量在13%～26%范围内，最大误差小于0.5%。     

遥感监测介电常数与土壤含水率关系模型

为了获取大范围地表土壤水分时空分布信息,该文开展了微波辐射计/散射计监测介电常数与土壤体积含水率之间的关系研究。微波观测的信号与目标的介电常数密切相关,而土壤含水率是决定土壤介电常数的决定性因素,这是利用微波遥感监测土壤水分的物理基础。该研究针对土壤介电常数到土壤水分之间的转换问题,利用Dobson半经验模型建立模拟数据库,用建立的模拟数据库对Hallikainen关系式进行最小二乘回归法标定,建立了适用于微波辐射计SMOS(频率1.4GHz)、AMSR-E(频率6.9GHz)和微波散射计ERS-WCS/METOP-ASCAT(频率5.3GHz)监测的介电常数到土壤体积含水率转换的简化模型。利用模拟数据和实测数据的联合验证结果表明,简化模型具有良好的精度和实用性。     

Improving the calibration of dielectric TDR soil moisture determination taking into account the solid soil

The influence of soi?s solid phase on the dielectric constant of the soil over a range of moisture contents has been studied. Samples of soil, soil-like, and also other porous materials were analysed using Time Domain Reflectometry (TDR) to determine the contribution of bulk density and porosity to the function that relates dielectric constant to water content. The study showed that bulk density, and thus also porosity, substantially affects the relation between dielectric constant and water content. Two equivalent, empirical, normalized conversion functions were found, one accounting for bulk density and the other for porosity. Each of them reduced the root mean square error of the dielectric TDR determinations of moisture to 0.03, regardless of the material?s bulk density and porosity.     

PH—Postharvest Technology: Dielectric Properties of Common Bean

This paper discusses the variation of relative permittivity, dielectric loss factor, loss tangent, and a.c. conductivity of common bean, Phaseolus vulgaris L., variety Campeão-3 from 75 kHz to 5 MHz. Included are curves showing the variation of these dielectric properties on moisture and bulk density. The variation of relative permittivity on frequency, moisture content, and density was more regular compared to the behaviour of the other dielectric properties in that it continuously increases with moisture and bulk density and decreases with frequency. The conclusion is that of all dielectric properties the relative permittivity should provide less error in common bean moisture content determination.