电容式种子水分在线传感器的研究

发布时间：2020-05-04 05:32

【摘要】：种子水分是影响种子质量最主要的因素,利用烘干机对种子水分进行烘干处理是提高种子发芽率、保证种子贮藏安全性的重要手段。为了将种子水分严格控制在安全合理的范围内,烘干机需要连续动态地调节运行参数,因此种子水分的在线检测至关重要,直接影响到种子烘干机的烘干质量和工作效能。电容法是常用的种子水分检测方法,具有响应速度快、灵敏度高、成本低等特点,但传统的电容式种子水分传感器普遍存在难以实现在线检测、易受边缘效应影响、测量精度低等问题。为实现种子水分的高精度在线式检测,本文从电容式传感器的机械结构、电极优化、测量系统三个方面展开了深入研究。根据种子水分在线检测的要求,传感器采用回转式机械结构设计,实现了种子的自动入料和出料,电极设计为弧形结构并采用同面布置的方式,减小了种子分布和温度等因素的影响。同面弧面式电极难以用传统电磁场理论获得解析解,给传感器的电极结构优化带来了困难,为解决这个问题,提出了一种基于边界元法的数值计算方法,并结合有限元仿真软件COMSOL对传感器进行建模仿真,考察了电极数目、电极尺寸、电极间距等参数对传感器性能的影响,获得了优化的电极结构参数,对传感器的结构设计具有指导意义。测量系统采用了基于电容数字转换芯片AD7746的电容检测电路设计方案,电路集成度高,测量速度快,抗干扰能力强,并开发了基于Python的上位机软件,实现了微处理器和上位机之间的数据传输和测量信息的实时显示。本文研制的电容式种子水分传感器结构新颖,可用于在线检测,经过结构优化设计,传感器测量重复性好,精度较高,在0%~20%的含水量范围内的绝对精度达到±1%,满足烘干机对种子水分在线检测的要求。
【图文】：

示意图,机械结构,传感器,示意图

1.底座 2.隔板 3.驱动齿轮 4.集料挡板 5.入料口 6.内齿圈 7.位置传感器8.内圆筒 9.外圆筒 10.出料口 11.温度传感器 12.支撑侧板 13.轮盘 14.直流电机图 2 传感器机械结构示意图Fig. 2 Mechanical structure of sensor本课题设计的电容式种子水分传感器的机械结构如图 2 所示，主要包括内筒、支撑侧板、轮盘、隔板、集料挡板、驱动齿轮、内齿圈、位置传感器、感器、直流电机等。两个同心圆筒由两个支撑侧板夹紧，构成环形腔体，壁上等间距地安装四块隔板，形成四个隔舱，每个隔舱由两块相邻隔板、两轮盘和内外圆筒壁构成。四个隔舱对应四个工位，上方的一号工位对应入料口向上，两侧固定有集料挡板，左侧的二号工位为待测量工位，下方的三号布置有电容极板，对应测量工位，右侧的四号工位在右下方有开口，形成出。直流电机由支撑侧板固定，置于轮盘轴心，电机的输出轴上固定有驱动齿轮轮盘上固定的内齿圈啮合，构成传动机构，直流电机通过此传动机构驱动动。此外，集料挡板上固定有位置传感器，用于对转动隔板进行定位，内壁上固定有温度传感器，用于测量隔舱内种子的温度。

分布图,种子,分布图,种子层

上海交通大学硕士学位论文种子层厚度，那么将导致传感器的测量重复在于两个方面：一是种子层厚度的不确定性，种子层并不是理想地充满整个隔舱，，其上二是内圆筒内的存在直流电机等元器件，带有产生影响。因此，要尽量保证穿透深度小于电场造成干扰。在设计传感器的结构时，如内外圆筒的间距，带来的问题是导致内置直寿命，再者如果需要增加外圆筒的半径，将下，通过极板结构的优化设计来适当电场的
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212;S237

【参考文献】