棉花水分测试仪的设计研究

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1、第一章文献综述3Y412～，B型棉花水分测定仪是我国国家标准指定的测定棉花水分的仪器，主要在棉花收购、交接检验部门使用，它是一种手动式电阻型棉花水分测量仪器。该仪器电路主要由直流稳压电源、直流电压变换、含水测量、温差测量四部分组成，它的原理是测定棉纤维的电阻大小，间接地测定原棉花的含水率：原棉含水率高时，其电阻值低，电流大；相反原棉含水率低时，其电阻值高，电流小。另外，在此基础上，研究出了一种新型微机原棉水分测定仪BD．M6，它是Y412舳型原棉水分测试仪的升级产品，在测试原理、技术指标、计算标

2、准不变的条件下，采用了单片机技术可以实现回潮率的数字显示，温度自动补偿等，它的优点是测试精度高，速度快，但整机体积较大，不方便随身携带。在国外市场上比较常见的是引进日本先进传感器，采用高周波原理制成的棉花水分测试仪。在该仪器内部有一个固有频率，被测物水分不同，通过传感器输入机内的频率就不同，固有频率与输入频率之差经频率电流转换器转换成数字输出。根据被测物不同，该仪器设有多种测量转换开关，具有测量水分范围宽、体积小、重量轻、操作简便等特点，可在现场快速测定被测物水分。但该测试仪的测量前提是传感器的

3、探头与被测物体要充分接触，而且由于高周波的较长穿透性，为了保证测量的准确性，它要求探头周围20cm范围内不应有金属物质，这使仪器的使用受到了一定的限制。在美国，商用的近红外水分测试仪已经用于轧花厂。红外水分测定仪是用烘炉加热的方法来测定水分的，在仪器上装有一个精密的天平，可直接读出被测物水分的百分比。但其测试元件售价较贵，然而由于水分控制对棉花的生产加工非常重要，以至于在多数情况下人们还是选用这些较贵的测试元件。与此同时，人们还在寻求一种价格较为便宜的替代品一电阻式水分测试仪。但无论是从它的设计

4、，还是从它的使用情况来看，目前都不能提供足够准确的水分参数。1995年以电池供电便携式水分测试仪的样机已经生产出来，并且经过了测值校正，这种电阻式水分测试系统使用了一个CoreModule／pc8088兼容CMOS处理器，其消耗功率约为O．6W，另外它还用了一个接口板将处理器与电阻测量电极棒联接起来，该接口板只用了CMOS回路，因此其耗用功率也很低。目前它已经应用在了自动化测试室和轧花厂，但这种类型的水分测试仪没有配置显示装置，它只是将测试结果传输到另一台计算机上去贮存或显示。这使仪器的普及性受

5、到了一定的限制【121。、在韩国也开发出了K．33lK型便携式棉花水分测定仪，它采用高频率原理制成，但其售价昂贵，难以在国内推广普及。1．2．2国内外棉花水分测试技术的发展趋势，棉花水分测定的标准方法是烘干失重法。这种方法测量准确，重复性好，但需要天平、烘箱等实验设备．只宜于实验室使用，不能满足棉花收购现场的使用要求。近年来，随着微电子技术的不断发展，以单片机为主体、将计算机技术与测量控制技术结合在一6棉花水分测试仪的设计研究性好、反映速度快、测量精度高、可靠性强等特点，能够在能在1％～100％

6、Im范围内进行全程测量，尤其适合于低湿环境下的测量。1．3．2．4加强仪器的数据处理能力如前所述，棉花水分快速测定具有较大的随机性，但在单片机引入后，我们采取了去除粗大误差和取算术平均值的方法，这样可提高水分快速测定的准确性与重复性，能剔除测量中的误差，有效地提高仪器的计量性能，获得更好的一致性测量结果。加强仪器的数据处理能力是一种软件的设计方法，不需要增加仪器的硬件成本和电流消耗，对于改善仪器性能具有显著效果。1．4论文研究的目的和意义中国是世界上最大的棉花生产国与消费国，棉花也是集大宗农产品

7、和纺织工业原料于一身的重要商品，国内棉花产业的发展状况不仅关系着棉农的收入，棉花流通和纺织企业的经营状况，而且关系着整个国民经济的协调发展。杜绝超水棉，对于保证棉花安全、正确计算公定重量、方便交接结算和纺织使用，都具有十分重要的意义。国家也下了大的决心要在5年内对我国旧的棉花质量检验体制画上“句号"，在国家目前所实行的棉花质检体制改革中，其中有一条就是要用仪器检验代替以往的眼观手撕的经验式检验，以保证棉花水分检验的准确性和公证性。因此，配备一套功能齐全、省时省力、成本低而又能适应现代市场要求的棉

8、花检验仪器已是广大涉棉企业的内在需求。而我国现有的棉花测试仪器功能有限、自动化程度较低、并且价格居高不下、体积大、质量重、携带不便。在棉花购销场地又不可能全部都配备设备齐全、技术先进的棉花水分检验室。这已是棉检工作中普遍存在的问题，为彻底解决这一难题，从谑褂檬彼需要的各种功能：如A／D信号采集、I／O接口控制、数据处理、数据存储、按键读取、信息显示、电源管理等等，因此在硬件电路的设计过程中，结合总体设计要求和软件设计要箍獾嘘世瑚弼它的研制蓠聚；冀哆鞴弹咄趔副翱彰蓟鳓痂基b”i垒些犁丧篮墨勤戮掣翻