基于介电特性的玉米叶片含水率无损检测研究

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1、分类号TP391.4密级公开UDC621.3编号10299Z1307068专业硕士学位论文基于介电特性的玉米叶片含水率无损检测研究ResearchonNondestructiveDetectionaboutMoistureContentofMaizeLeafBasedonDielectricProperties指导教师孙俊教授作者姓名张国坤申请学位级别工程硕士学科(专业)控制工程论文提交日期2016年4月论文答辩日期2016年6月学位授予单位和日期江苏大学2016年6月答辩委员会主席______________评阅人______________

2、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密√。学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他

3、个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日江苏大学硕士学位论文摘要农作物叶片的含水率直接影响其生理代谢和生长势度，是农作物健康生长过程中必不可少的一项重要指标。因此，实现农作物叶片含水率快速、高效、无损检测具有十分重要的意义。近年来，基于介电特性技术的无损检测方法在叶片含水率检测中得到了广泛应用，但是在进行叶片介电特性参数实验时，传统平行电极板往往压力过大破坏叶片，压力过小夹不紧叶片使平行电极板间混入空气，造成实验

4、误差影响检测精度。在应用介电特性技术检测农作物叶片含水率时，现如今常应用的介电特性参数多为电阻、电感、电容等，这些参数受叶片形状、厚度等因素影响，影响叶片含水率检测精度。本文以玉米叶片为研究对象，自制一款夹持平行电极板，此平行电极板可夹紧且不损伤玉米叶片，运用LCR测量仪和自制平行电极板，可测量玉米叶片相对介电常数ε´和介电损耗因子ε"2种介电特性参数（ε´和ε"不受叶片形状、厚度影响）。本文提出了基于介电特性的玉米叶片含水率无损检测方法，建立玉米叶片介电特性参数与含水率之间的关系模型，并应用此模型开发设计一款玉米叶片含水率检测系统，本文主要研

5、究内容及结论如下：（1）本文研究玉米叶片介电特性参数（相对介电常数ε´及介电损耗因子ε"），玉米叶片含水率和测量频率的关系。研究表明ε´和ε"均随着测量频率的增大而减小；同频率下，玉米叶片的含水率越高，ε´和ε"越大，且ε´和ε"受含水率的影响程度不同。据此，应用3种信息变量（ε´、ε"及两者融合的信息变量）对玉米叶片的含水率进行预测建模分析。（2）本中分别应用多元线性回归（MultivariableLinearRegression，MLR）和支持向量回归（SupportVectorRegression，SVR）两种预测建模方法建立玉米叶片含水

6、率预测模型，并应用逐步回归法（StepwiseRegression,SWR）特征变量选取方法对MLR预测模型进行优化；应用连续投影算法（SuccessiveProjectionsAlgorithm，SPA）特征变量选取方法对SVR预测模型进行优化，对比分析特征变量选取方法对玉米叶片含水率预测模型的影响并选取最佳玉米叶片含水率预测模型。结果表明：应用ε´和ε"融合的信息变量建立的SPA_SVR模型性能最优，原72个变量经SPA选取10个特征变量，测试集的决定性系数R2P达到0.804，均方根误差RMSEP达到0.0176。I基于介电特性的玉米叶片

7、含水率无损检测研究（3）本文根据上述最佳玉米叶片含水率预测模型，开发一款玉米叶片含水率检测系统。此系统选用Eclipse开发平台、Tomcat服务器，应用Java、JSP、CSS等开发语言进行系统编程，应用Mysql数据库对系统数据进行存储和读取。系统实现玉米叶片的介电特性参数输入、特征变量选取、含水率检测及历史查询功能，并显示于系统界面中，实现玉米叶片含水率检测。关键词：玉米叶片含水率，介电特性，特征变量选取，预测建模，无损检测II江苏大学硕士学位论文AbstractThemoisturecontentisanimportantindexin

8、thehealthygrowthofcrops,whicheffectedthephysiologicalmetabolismandgrowthpot