电容式粮食水分监测系统的设计与实现
发布时间：2021-07-14 20:11
粮食水分在线监测是粮食安全储藏的重要环节,也是制约制约粮食干燥系统的核心技术。针对目前粮食水分测量技术的具体情况,作者进行了深入的研究,通过对粮食介电特性的分析,采用电容测量法,设计了一套电容式粮食水分在线监测系统。本课题从信号采集系统的稳定性和灵敏度入手,着重于硬件系统装置的设计,最终完成了粮食水分在线监测系统实验平台的研制,并通过实验初步验证了方案的可行性,主要研究工作如下：1.深入了解电容式粮食水分检测的原理和该技术的发展情况,归纳在实现系统中需要注意的技术难点。2.充分领会系统硬件系统设计思想,通过对比,选择最优信号采集电路,从而提高灵敏度和稳定性。进而建立一套可实时监测、基本能稳定工作的系统硬件平台。3.深入学习Freescale单片机、Codewarrior和Qt开发软件。开发出整个系统的软件平台,实现了初始化外围器件,控制信号采集,实时显示数据等功能。4.针对出现的随机误差和系统误差,提出了相关数据处理的算法,有效的去除了粗大误差,平滑了波形。5.通过反复实验对硬件系统各部分的性能进行对比分析,验证其稳定性；通过测得的实验数据拟合出测量电压随水分、温度等因素变化的曲线并进...
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 粮食水分检测方法及发展现状
1.3 电容式粮食水分检测技术
1.4 系统功能需求分析与主要技术指标
1.5 本文完成主要内容
1.6 论文结构
第2章 电容式传感器设计与优化
2.1 粮食水分介电特性分析
2.2 传感器结构及等效电路模型分析
2.2.1 传感器结构选择
2.2.2 电容式传感器等效电路模型分析
2.3 电容传感器敏感场的有限元分析
2.3.1 有限元法的基本原理
2.3.2 传感器敏感场有限元模型的数学描述
2.3.3 有限元方程求解与电容值计算
2.4 传感器优化设计
2.4.1 传感器设计要点分析
2.4.2 传感器结构参数优化
2.4.3 传感器制作
第3章 数据采集系统硬件电路设计
3.1 数据采集系统整体框架设计
3.2 激励源设计
3.2.1 激励源方案选择
3.2.2 激励源电路设计
3.3 微小电容检测电路
3.3.1 电容检测电路方案选择
3.3.2 电容检测电路设计
3.4 交流放大电路
3.5 移相电路
3.6 相敏解调电路
3.7 低通滤波器设计
3.8 单片机控制与数据预处理模块
3.9 电源模块
第4章 系统软件平台设计
4.1 基于CodeWarrior的下位机软件开发
4.1.1 CodeWarrior开发环境介绍
4.1.2 下位机程序整体流程设计
4.1.3 系统初始化
4.1.4 数据采集程序设计
4.1.5 A/D转换程序设计
4.2 基于Qt 4.5的上位机软件设计
4.2.1 Qt 4.5软件环境介绍
4.2.2 上位机软件整体流程
4.2.3 界面设计
4.2.4 数据接收模块
4.2.5 数据保存模块
4.2.6 数据处理模块
第5章 误差分析及数据处理方法
5.1 系统误差分析与模型建立
5.2 随机误差分析及其数据处理
5.2.1 限幅滤波
5.2.2 算术平均滤波器
第6章 系统测试与实验
6.1 系统性能测试
6.1.1 正弦波发生器性能测试
6.1.2 C/V转换电路稳定性测试
6.2 测量数据分析
6.2.1 被测电压与水分、温度、紧实度的关系
6.2.2 系统重复性和稳定性实验
6.2.3 误差来源分析
第7章 结论及建议
7.1 结论
7.2 改进建议
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Qt/Qwt的操作监控系统的设计与实现[J]. 卢华伟,秦品健,郑锐. 微计算机信息. 2010(01)
[2]基于Qt/Embedded的嵌入式监测系统人机界面[J]. 刘胜玉,张志新. 工业控制计算机. 2009(09)
[3]电容式粮食水份检测系统研究[J]. 李爱传,汪志强,李琳,高飞. 农业网络信息. 2009(02)
[4]QT的编程技术及应用[J]. 陈琦. 科技信息. 2008(33)
[5]微弱信号调理电路和模数转换电路的探讨[J]. 郭斌,欧阳烨. 微计算机信息. 2008(23)
[6]单片机和数据采集系统的电源模块设计[J]. 茶国智. 电脑知识与技术(学术交流). 2007(06)
[7]粮食水分检测技术及发展趋势[J]. 黄操军,田芳明. 农机化研究. 2006(12)
[8]谷物水分测量方法的比较研究[J]. 龚红菊,姬长英. 粮油加工. 2006(06)
[9]基于Freescale单片机的防夹玻璃升降器的研制[J]. 陈兆龙,范庆波. 巢湖学院学报. 2006(03)
[10]PC机与单片机通信在数据采集系统中的应用[J]. 余国卫. 微处理机. 2006(02)
硕士论文
[1]粮食烘干塔温度水分智能检测系统设计[D]. 陈超录.湖南大学 2001
本文编号：3284815
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 粮食水分检测方法及发展现状
1.3 电容式粮食水分检测技术
1.4 系统功能需求分析与主要技术指标
1.5 本文完成主要内容
1.6 论文结构
第2章 电容式传感器设计与优化
2.1 粮食水分介电特性分析
2.2 传感器结构及等效电路模型分析
2.2.1 传感器结构选择
2.2.2 电容式传感器等效电路模型分析
2.3 电容传感器敏感场的有限元分析
2.3.1 有限元法的基本原理
2.3.2 传感器敏感场有限元模型的数学描述
2.3.3 有限元方程求解与电容值计算
2.4 传感器优化设计
2.4.1 传感器设计要点分析
2.4.2 传感器结构参数优化
2.4.3 传感器制作
第3章 数据采集系统硬件电路设计
3.1 数据采集系统整体框架设计
3.2 激励源设计
3.2.1 激励源方案选择
3.2.2 激励源电路设计
3.3 微小电容检测电路
3.3.1 电容检测电路方案选择
3.3.2 电容检测电路设计
3.4 交流放大电路
3.5 移相电路
3.6 相敏解调电路
3.7 低通滤波器设计
3.8 单片机控制与数据预处理模块
3.9 电源模块
第4章 系统软件平台设计
4.1 基于CodeWarrior的下位机软件开发
4.1.1 CodeWarrior开发环境介绍
4.1.2 下位机程序整体流程设计
4.1.3 系统初始化
4.1.4 数据采集程序设计
4.1.5 A/D转换程序设计
4.2 基于Qt 4.5的上位机软件设计
4.2.1 Qt 4.5软件环境介绍
4.2.2 上位机软件整体流程
4.2.3 界面设计
4.2.4 数据接收模块
4.2.5 数据保存模块
4.2.6 数据处理模块
第5章 误差分析及数据处理方法
5.1 系统误差分析与模型建立
5.2 随机误差分析及其数据处理
5.2.1 限幅滤波
5.2.2 算术平均滤波器
第6章 系统测试与实验
6.1 系统性能测试
6.1.1 正弦波发生器性能测试
6.1.2 C/V转换电路稳定性测试
6.2 测量数据分析
6.2.1 被测电压与水分、温度、紧实度的关系
6.2.2 系统重复性和稳定性实验
6.2.3 误差来源分析
第7章 结论及建议
7.1 结论
7.2 改进建议
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Qt/Qwt的操作监控系统的设计与实现[J]. 卢华伟,秦品健,郑锐. 微计算机信息. 2010(01)
[2]基于Qt/Embedded的嵌入式监测系统人机界面[J]. 刘胜玉,张志新. 工业控制计算机. 2009(09)
[3]电容式粮食水份检测系统研究[J]. 李爱传,汪志强,李琳,高飞. 农业网络信息. 2009(02)
[4]QT的编程技术及应用[J]. 陈琦. 科技信息. 2008(33)
[5]微弱信号调理电路和模数转换电路的探讨[J]. 郭斌,欧阳烨. 微计算机信息. 2008(23)
[6]单片机和数据采集系统的电源模块设计[J]. 茶国智. 电脑知识与技术(学术交流). 2007(06)
[7]粮食水分检测技术及发展趋势[J]. 黄操军,田芳明. 农机化研究. 2006(12)
[8]谷物水分测量方法的比较研究[J]. 龚红菊,姬长英. 粮油加工. 2006(06)
[9]基于Freescale单片机的防夹玻璃升降器的研制[J]. 陈兆龙,范庆波. 巢湖学院学报. 2006(03)
[10]PC机与单片机通信在数据采集系统中的应用[J]. 余国卫. 微处理机. 2006(02)
硕士论文
[1]粮食烘干塔温度水分智能检测系统设计[D]. 陈超录.湖南大学 2001
本文编号：3284815
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