烤烟烟叶水分快速检测仪的研制

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1、农机化研究第8期烤烟烟叶水分快速检测仪的研制刘华波，翟丽华，李志刚。(1．湖北工程学院农学院，湖北孝感432000；2．郑州福斯特电子有限公司，郑州450004；3．郑州华力信息技术有限公司，郑州450006)摘要：烤烟烟叶水分含量的高低直接关系到烟叶的收购品质。为实现对烤烟水分含量进行客观、快速判定，设计开发了一种基于单片机的便携式烤烟烟叶水分含量检测仪。以微型单片机和光电转换器为核心，利用近红外光透射分析方法，采用机采和人工输入相结合的判别模型构建，能够脱离PC机完成数据采集和建模运算，即时判别烤烟烟叶水分含量是否达标，并具有判别模型存储、判别结果输出报警等功能，较好地解决r烟叶收购工

2、作中水分含最客观判定的问题。关键词：烤烟叶；水分检测；单片机中图分类号：TP274．52；S126文献标识码：A文章编号：1003—188X(2014)O8一O126—03距离。如果从单一因素人手进行各个突破，也不失为0引言一条值得探索的途径。使用透射法设计的便携式植烟草业是国内不少地区的支柱产业，如何提高烟物叶片水分检测仪，在新鲜植物叶片的水分检测效叶品质和降低烟草制品的危害，是烟草行业长期面临果较好J，但不能直接应用于烤烟烟叶的水分检测。的重大课题和挑战。烤烟烟叶收购时，要严格按国家其原因：一是烟叶的水分含量低，测定值区问小，适应标准分组分级，才能保证后期加工科学规范。经过烘范围不同；

3、二是烟叶干物质含量高，油分含量高，化学烤后的烤4啦4水分含小于20％，大大低于新鲜植物叶成分复杂，特征光谱波段的选择不同；j是判别模型片。烟I1r收购时规定的适宜含水量指标为16％～也不同。本研究在参考现有研究成果的基础上，设计18％，根据自然气候和域同，上下略有浮动I-21。并改进了便携式红外叶片水分检测仪，以期满足烟叶细小的水分差别小仅会影响到烟叶的物理性能、质收购工作的需要，同时为解决类似问题提供思路。量、抗破碎性和填充／}]等，还会影响烟叶的色、香、味，1仪器工作原理埘烟叶的加工、储存、运输等后期各个环节都有影响。因此，烤烟收购时，必须把握好水分含量这一重要指本系统的光谱学原理是：

4、不同水分含量的植物叶标，高于或低于适宜水分范围的烟叶将不予收购。片具有不同的透射光谱特性¨。。。，可以依据叶片的透娴叶收购时，大量烟叶成批成捆进入收购站，需射光谱特征构建水分含量的判别模型。仪器以发光要快速判定质量等级，因而不能采用化学检测和仪器二极管LED作为光源，将待测烤烟叶片夹在暗室中，分析方法，实际工作中只能依靠眼观、手摸、手握、手近红外光通过暗室中的叶片后，由检测器检透射光强摇等感官鉴别方法快速判定；而感官判定不可避免受度。具体工作流程是：先选择若f有代表性烟叶作为收购人员的经验和技能影响，难以保证公平公正，容样本叶片，由有资质的烟叶收购人员人]判定每片烟易引起各方意见分歧和纠纷

5、。叶的水分含量，按“高于”、“适宜”、“低于”3个区间将多年来，研究人员在基于收购质量的烤烟烟叶的烟叶的水分判定值输入本机，然后将此片烟叶机检自动识别和分级上做了大量工作。，但由于烟叶收测，将获得的光谱数据和对应的人工判别数据顺序存购质量指标多，标准模糊，且烤烟烟叶的物理特征特储。将所有样本叶片的二项指标采集完成，作为判别殊，难以实现光学和光谱学特征的标准化采集，因此模型的训练数据。然后，单片机程序将启动建模运烟I：1-r质量的自动检测理论成果离实际应用尚有一定算，使用事前编译并固化至仪器内的建模程序，结合检测数据，进行建模，并对新建判别模型进行编号存收稿日期：2013—08—14储。不同

6、批次、不同地区甚至不同品种的叶判别模基金项目：湖北省教育¨然科学研究项目(B20122605)型都有差异，检测前需即时建模。作者简介：刘华波(1973一)，男，武汉人，讲师，博(E—mail)liuhuabo@126c0m按照七述方法，本机可以脱离PC机进行快速建2014年8月农机化研究第8期模，并可存储多套判别模型。建模成功后，即可对待叶片较大时的检测。测叶片进行检测判定。检测器将获得的光谱数据提系统采用3个中心波长位于近红外区域的LED，供给判别模型，即可进行水分含量的预测。分别通过3个窄带滤光片获得特定波段的近红外光源。经过考察，采用TI公司的TSL230。该芯片性能2硬件系统设计与

7、组成成熟可靠，在各类便携式检测仪器中已得到广泛应依照便携灵活、操作简单、即时处理的原则，本系用¨。可编程光频转换器TSL230，无需外接元件即统硬件采用模块化设计思想，根据功能划分为以下几可完成光频转换，可直接与单片机管脚相接，灵敏度个模块，主要包括微处理器、检测单元、光路光源、数和输出频率分频系数可由单片机直接设置。单电源据处理、液晶显示、按键输入、数据转发和电源等单工作，供电范围2．7～6V。单片机芯片与TSL230