电容式粮食水分仪的研究

发布时间：2017-05-09 23:09

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【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。在本次毕业设计中，，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，在对比分析了几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： (1)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本原理。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。 (2)进行了差频式电容测量电路的硬件设计，主要包括：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。 (3)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处理部分程序设计。 (4)粮食水分检测样本的制备，数据采集方案的设计及具体实施，最后通过对影响水分检测各因素之间的数据分析，指出了水分与差频、温度、紧实度之间的关系。 (5)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的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。 (6)指出了水分检测中主要的误差来源，进行了误差分析和重复性检验。
【关键词】：粮食水分 水分检测 差频 多元回归分析 数据融合
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TH83
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 绪论11-14
• 1 水分测量方法概述14-19
• 1.1 干燥法14-15
• 1.1.1 电烘箱法14-15
• 1.1.2 干燥称重法15
• 1.1.3 红外烘干法15
• 1.2 化学法15-16
• 1.2.1 蒸馏法15
• 1.2.2 卡尔.费休法15-16
• 1.3 射线法16-17
• 1.3.1 红外线法16
• 1.3.2 微波法16-17
• 1.4 电测法17-19
• 1.4.1 电导法17
• 1.4.2 电容法17-19
• 2 电容式粮食水分检测硬件系统设计19-33
• 2.1 电容式水分传感器的水分测量原理19-24
• 2.1.1 电容式水分传感器的构成及结构优化21
• 2.1.2 几种电容式水分测量电路的比较21-24
• 2.2 电容检测电路的设计24-27
• 2.2.1 检测电路总体框图24
• 2.2.2 差频式电容检测电路设计24-27
• 2.3 温度传感器的设计27-29
• 2.3.1 DS18B20数字温度传感器工作方式27-29
• 2.3.2 DS18B20与单片机接口29
• 2.4 测量参数存储电路设计29-32
• 2.4.1 I~2C总线简介29
• 2.4.2 用51单片机模拟I~2C总线工作方式29-30
• 2.4.3 E~2PROM 24WC02的工作方式30-31
• 2.4.4 24WC02与单片机接口31-32
• 2.5 单片机系统与PC机的通讯32-33
• 3 粮食水分检测软件系统33-46
• 3.1 单片机系统软件设计33-41
• 3.1.1 主程序33-34
• 3.1.2 差频测量程序设计34
• 3.1.3 温度测量程序设计34-36
• 3.1.4 E~2PROM与单片机接口程序设计36-38
• 3.1.5 通讯中断服务程序38-40
• 3.1.6 数据处理程序设计40-41
• 3.2 上位机软件设计41-46
• 3.2.1 上位机编程语言及软件功能介绍41-42
• 3.2.2 上位机与单片机通讯功能的实现42-44
• 3.2.3 上位机软件对数据处理功能的实现44-46
• 4 测量数据的采集和处理46-55
• 4.1 数据采集方案的设计46
• 4.2 样品数据采集装置及仪器46
• 4.3 样品数据的采集46-49
• 4.3.1 样品的准备46-47
• 4.3.2 调节样品水分47
• 4.3.3 水分检测装置检验47-49
• 4.4 采样数据处理49-51
• 4.4.1 粗大误差的剔除49-50
• 4.4.2 有效数字与数字修约50-51
• 4.4.3 水分检测数据的处理51
• 4.5 水分检测数据分析51-55
• 4.5.1 水分-差频关系52-53
• 4.5.2 水分-温度关系53
• 4.5.3 水分-重量关系53-55
• 5 粮食水分测量数学模型的建立及数据融合技术的应用55-73
• 5.1 电容式水分检测的影响因素55
• 5.2 数学模型的输入量与输出量的建立55-56
• 5.3 不同数学模型的建立与分析56-59
• 5.4 多元回归分析及各统计参数的计算59-63
• 5.5 各拟合方程的运算结果及最佳拟合方程对比分析63-66
• 5.6 水分(M)-差频(Δf)方程的建立66-67
• 5.7 粮食水分测量一般数学模型的建立步骤67-68
• 5.8 基于参数估计的水分检测数据融合68-73
• 5.8.1 传感器数据的一致性检测68-71
• 5.8.2 基于参数估计的水分检测数据融合71-73
• 6 误差分析73-76
• 6.1 误差来源分析73-74
• 6.2 误差检验74
• 6.3 重复性检验74-76
• 结论76-78
• 参考文献78-81
• 附录 粮食水分检测采样数据81-85
• 在学研究成果85-86
• 致谢86

【引证文献】

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本文编号：353495