电容式粮食水分仪的研究

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1、电容式粮食水分仪的研究沈阳工业大学硕士学位论文电容式粮食水分仪的研究姓名：杨荣辉申请学位级别:硕士专业:测试计量技术及仪器指导教师:许会208>030305沈阳工业大学硕士学位论文摘要粮食水分检测是粮食行业必不可少的法定检验,也是涉及多种学科的综合性领域。在木次毕业设计中，作者对此进行了较为深入、系统的研究，从理论上分析了粮食的介电特性，在对比分析了儿种微小电容测量方法的基础上采用了差频式电容测量方法，并采用多元回归分析法对水分、差频、温度、重量四种测量数据进行了数据融合,提出了粮食水分测量的数学模型。从而在水分仪的检测精

2、度和重复性上取得了较为满意的效果。本文的主要内容可归纳如下:分析了粮食的介质特性，扼要介绍了现代水分检测技术的基木原理。指出了粮食水分检测技术尤其是快速检测技术的现实意义。进行了井频式电容测量电路的硬件设计，主要包扌舌:传感器结构设计,各种微小电容检测电路的对比分析，差频式检测电路设计，温度检测电路设计以及存储电路设计。并对电路进行了调试和实际检测。对水分仪的软件部分设计,包括下位机程序设计和上位机程序设计以及数据理部分程序设计。粮食水分检测样本的制备，数据采集方案的设计及具休实旌，最后通过对影水分检测各因素Z间的数据分析

3、，指出了水分与差频、温度、紧实度Z间的系。采用多元回归分析的方法，对检测数据进行了分析，在运用各种统计参数进行比较分析盼基础上提出了粮食水分检测的最佳数学模型。分析了采用基于参数估计方法进行数据融合的基本原理，验证了此方法对于减小不确定因素影响,提高检测精度的作用。指出了水分检测中主要的误井來源，进行了误并分析和重复性检验。关键词:粮食水分水分检测差频多元冋归分析数据融合沈阳工业大学硕士学位论文???????—,?.,咖，9••仃.毗吨••・，•曲，独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取

4、得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文小不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得沈阳工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名：鸟牛日期:羔堕率关于论文使用授权的说明木人完全了解沈阳工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影卬、缩卬或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后应遵循此规定签名：沈阳工业大

5、学硕士学位论文论粮食是人类生存的物质基础，粮食质量的好坏是关系到国计民生的大事，而粮食中的水分是影响粮食质量的重要因素，它也是国内外粮食部门严格控制的一项重要的质量指标。随着科学技术的发展和人们生活水平的提高,粮食水分的检测越來越引起征购、生产、加工、储藏、运输和消费等各个环节的重视，粮食水分已成为科研与生产过程小的法定计量参数。但由于水分分布复朵,影响因素较多，很难实现既准确乂快速的现场检测。传统的烘干失重法和电参数法已不能满足现代社会水分检测的需要，电解质物理学、半导体物理学、化学、微生物学、传感器技术、信息融合技术、

6、专家系统等诸学科的发展,为水分检测的研究提供了新的科学依据。•粮食中的水分及粮食介电特性分析粮食是由淀粉、蛋白质、脂肪等高分子有机化合物以及水分和少量矿物质组成的混合物，不同品种的粮粒内部存在着不同结构、不同性质的基因，因此粮食的介电特性是各种物质结构与成分的综合反映【【】。小麦、稻谷、玉米、高梁、大豆等主要粮食品种中，淀粉成为这些粮食的主要成分。淀粉是以葡萄糖为基本结构单元，形成直链状和支链状高分了化合物结构。在分子小含有轻基、竣基氧原子等极性点，能以氢链的形式和水分子结合。蛋白质可分成单纯蛋门质和结合蛋口质两类，不论哪

7、类蛋门质，当受酸、碱或酶的作用时，均可水解成各种氨基酸，在化学结构上的共同特点是在竣基邻位的碳原子上有一个氨基,在肽链的侧链中尚有未结合的极性基因团，如氨基、竣基、酚基、瓮基等。蛋白质的立体结构十分复杂，分子量大者百万计，小者在一万以上，水分子与各种极性基因结合的机会是很多的。分析粮食组织结构可知，粮粒以化学键力与水吸附时,象化学反应一样放出较多的热量，这称为化学吸附。这样吸附的水，是在粮粒生长过程中口然形成的,存在于粮食细胞内与粮粒内亲水物质结合得很牢固，性质很稳定，难以解吸。这种水称为胶状结沈阳工业大学硕士学位论文合水

8、，简称结合水。结合水不参加导电，但电特性分析它仍保持强极性分子的介电特性。粮粒是具有生理作用的物质，水分了可以通过毛细管的砰吸作用进入粮粒内部。在毛细管内壁凝聚一层水分子，并层层吸附，形成多层分子，有的水分子述进入粮粒分子的间隙。靠分子间的作用力而吸附的这部分水称为游离水，它具有普通水的性质，能导电。游