谷物含水率测量技术研究进展

含水率检测技术在谷物的收获和加工环节具有关键作用。按检测方式对含水率测量方法进行分类,对含水率检测的参考标准进行梳理。着重阐述不同频率下利用介电特性测量含水率的方法,此外介绍了不同频率下传感器的研究进展,分析介电特性测量方法的误差来源并介绍误差修正的相关模型。通过对不同的含水率测量方法的介绍和对比,分析谷物含水率测量装置的发展方向。针对在恶劣环境、复杂工况下田间谷物收获含水率的监测,提出理想的谷物含水率测量装置应满足安装维护方便,校准简单,对不同谷物具有统一的含水率测量算法。     

基于休止角的粮食含水率测量方法的可行性研究

提出了一种基于休止角测量粮食含水率的方法。在特制的试验装置上,对玉米与水稻进行休止角及其含水率的相关性试验,通过分析得出:谷物休止角与其含水率具有显著的对应关系,即谷物休止角随其含水率的增加而增大,且一定含水率区间下,呈现显著的线性特性;同时,得出并验证了4种谷物水分线性预测模型;研究了粮食温度对休止角的影响。这种测量含水率的方法具有简便和易行的特点,为谷物水分测试提供了一种新的途径。     

主动屏蔽式平面探头水分在线传感器研究

设计了一种主动屏蔽的平面探头水分在线电容传感器.硬件方面设计了主动屏蔽式极板,从敏感区域聚集电场,减小了杂散电容对传感器测量精度的影响;平面探头及其传感器振荡电路避免了屏蔽极板对驱动极板的影响.有限元法分析表明,主动屏蔽极板的采用提高了传感器测量精度和灵敏度.软件方面由谷物含水率测量试验装置进行了一系列试验,实现了测试水分时温度自动补偿,其含水率测试的相对误差由传统传感器的5%降低到1%. 鉴定结果表明,此谷物含水率传感器相对误差在±1%范围内,含水率测量范围6%～36%,适用温度范围-10～80℃,基本克服了传统国产电容水分传感器精度低、温度影响大、安装困难等缺点.     

土壤多参数复合测试系统研究

设计了一种同时采集土壤含水率、电导率及温度的多参数复合测试系统,对基于驻波率原理的土壤含水率测量方法、基于电流电压"四端法"的土壤电导率测量方法和基于"铂电阻"的土壤温度测量方法做了较为深入的研究。以北京地区土壤为测试样本,土壤含水率、温度及电导率传感器的输出与对应的测量值线性拟合相关性分别为0.998 3、0.999 8、0.999 1,动态响应时间依次为土壤含水率460 ms、温度13 s、电导率2.28 s,稳定性测试结果的标准差分别为土壤含水率0.011 5、温度0.001 4、电导率0.010 3,系统稳态及动态性能均满足土壤多参数的测量要求。对土壤多参数复合测试系统的抗干扰性能进行了分析与论证,得出在采用分时供电的前提下,多参数复合测试系统的干扰主要存在于土壤含水率与土壤温度之间,即土壤温度探针作为介质异物会造成土壤含水率测量值的升高,这是一个系统误差,可在数据处理中进行统一补偿。选用得到普遍认可的土壤含水率传感器、土壤温度传感器、土壤电导率传感器与本研究的土壤多参数复合测试系统进行性能对比研究表明:本系统满足土壤含水率、温度和电导率实时在线测量的要求,可以为精细农林业提供一种高精度的便携式土壤多参数检测工具。     

谷物含水率在线测试系统的研究

从理论上分析了利用电容法进行谷物含水率测量时，所测电容量与其影响因素之间的定量关系，研制成功了一种不受谷物堆积密度变化影响的谷物含水率在线测试系统，并利用该系统对小麦、玉米做了研究试验，建立了测量频率与谷物含水率之间的数学关系模型。试验数据表明：与标准烘箱法相比，该系统的最大测量误差小于０．７０％。此系统为谷物含水率在线测试提供了可行方法。     

批式循环谷物烘干机在线水分测试方法探讨

<正>在批式循环谷物烘干机作业过程中，要求根据谷物的实时含水率，提供合适的热风温度和热风流量，完成烘干作业。因此，在线测试谷物含水率，就成为实现自动烘干并满足优化烘干工艺的必要条件。一、研究背景1.问题提出各品牌批式循环谷物烘干机均配备了间接法水分测试仪，主要有电容式和电阻式，但实际使用中存在各种问题：举例说明，仪器对不同品种谷物含水率测试的适用性差，适用于小麦的在测试水稻和玉米的含水率时，误差很大；即使是同一种谷物，     

基于FDC1004的电容式谷物水分检测仪的设计

提出了一种利用谷物介电特性快速测量谷物含水率的方法,采用同心圆筒电容传感器,对传感器做屏蔽干扰处理。运用Texas Instruments公司最新的电容数字转换芯片FDC1004,具有测量精度高电路简单及抗干扰等特点。加入NTC温度传感器对测量电路进行温度补偿,人机通过按键交互,测量结果通过LCD屏幕显示。系统核心器件采用单片机MSP430F5528,具有低功耗及运算速度快的优点。系统采用4.2V可充电蓄电池供电,系统的测量范围为5%~35%。标定后的系统经验证测试得测量平均误差为0.85%,符合设计要求。     

电磁波辐射法大颗粒谷物含水率测试试验台研制

为了进行大颗粒谷物的含水率测量试验,设计了一种基于电磁波辐射法的大颗粒谷物含水率检测试验台。试验台由信号发生器、驱动电机、变频器、升运绞龙及无线通讯模块组成,可通过比较接收线圈接收电磁耦合后的畸变信号与发射信号,建立起信号变化与谷物含水率的关系,实现对谷物含水率的在线测量。本试验台具有测量速度快、结构简单及成本低廉等优点,满足了农业上对粮食水分的测量要求。     

谷物在线水分传感器的研究

在利用干燥机进行长时间、高降水率谷物干燥过程中,如何进行不同环境条件下、不同谷物含水率的精确在线测量,对于及时和准确地调整干燥机的工作状态、实现谷物合理干燥和粮食储藏具有重要意义。为此,以谷物含水率测量为核心,对常用的含水率测量原理和方法进行归纳和总结,并结合我国谷物干燥条件和传感器的发展趋势,指出我国谷物含水率测量传感器未来应向高精度、大测量范围、自动化、微型化、多功能化及智能化方向发展。     

基于介电特性谷物水分在线测量仪的设计与试验

含水率是谷物收获、测产过程中重要的指标,为实现北方寒冷环境下机载收获、快速在线测量,满足玉米籽粒联合收获机收获时测产的要求,设计了一种便于应用在收获机上的基于谷物介电特性的同心圆平面电容水分在线测量仪。STM32F103单片机为水分测量仪的控制单元,同心圆平面电容器和温度传感器测量谷物介电常数和温度。以"登海605"玉米为研究对象,研究不同含水率、不同温度对玉米介电常数的影响规律。利用支持向量机建立玉米水分含量回归预测模型,并对模型进行检验,试验结果表明,在-15℃～40℃,含水率14%～30%范围内,水分测量仪的平均相对误差为1.09%,测量时间小于2.3 s。能够满足谷物水分在线测量的精度,缩短了测量时间。     

干燥过程中谷物水分在线测量系统

讨论了以由谷物含水量 (介质介电常数 ε)变化引起电容式传感器振荡频率的变化来测量谷物水分的方法。采用同心圆式电容传感器对谷物干燥设备进行在线水分测量及控制 ,建立了定流量条件下谷物水分同电容传感器振荡频率、谷物温度相关的数学模型     

智能粮食水分测试仪的研制

给出以AT89C52单片机为核心的粮食水分测试仪的硬件结构组成,并详细介绍了信号处理和测量方法;通过对传感器的标定并进行相应的数据处理。通过实验发现,该仪器使用方便,测量精度高。     

基于AVR单片机的谷物水分检测系统

提出了一种采用ATmega16单片机和电容式传感器测量谷物水分含量的方法,详细地论述了谷物水分检测系统的工作原理及结构设计,介绍了电容式传感器的原理及应用电路,通过蜂鸣器报警电路和液晶显示电路显示谷物的水分,当超标时进行报警。     

单穗玉米水分、质量连续测量及封装系统设计

设计了基于电容式水分测量装置的考种设备,可以自动连续测量单穗玉米籽粒的水分、质量的数据,并对测量完的整穗玉米籽粒进行封装喷码。整机由斗式送料机构、电容式水分测量仪、翻转模块、封装机及控制部分组成。根据整机的工作原理,采用带传动和料斗组合实现籽粒的输送,LDS-1G型电容式水分测量装置来获取籽粒水分、质量参数;配备自动封装的模块,利用SIEMENS LOGO!逻辑控制器来实现各个环节的控制,配合籽粒参数的测量。针对玉米籽粒试验验证表明:其最大测量速度为12s/穗,处理最大通量可达7 200穗/天。     

粮食水分检测技术及发展趋势

全面系统地阐述了国内外现有的各种粮食水分的测量方法、原理及其测量特性,对常用的粮食水分测量仪器及其主要性能指标进行了分析,并对测试误差进行了分析探讨,指出了粮食水分检测技术的发展方向,为从事粮食水分研究和相关人员提供了理论依据。     

基于DSP 的粮食干燥智能控制系统

为了提高粮食的干燥效果,研究了粮食干燥过程含水率的动态变化及其关联因素,提出了粮食干燥系统的智能控制方法,并设计了以DSP为核心的智能控制系统。由此实现了粮食干燥过程中的品质在线检测和识别的有效控制,解决了目前粮食干燥设备中存在的非稳态过程控制精度低、粮食损耗大及费用高等问题。     

CAN总线在干燥设备水分在线测定中的应用

针对干燥设备水分在线测定过程中存在的较大干扰问题,采用边缘电场传感器进行水分在线测定,给出了信号处理的实用方法。将CAN总线技术应用于干燥设备中,确定了干燥设备的组成、节点划分和组网形式。研究出水分传输的用户层协议,采取有效的光电隔离措施,通过设置验收滤波和完善的错误处理机制,保证了传感器与控制主机之间的数据传输质量,并可有效地提高谷物水分在线测量精度和设备的可靠性。