基于高频电磁波的谷物水分测量研究

发布时间：2024-02-24 16:14

　　谷物在生产、加工、储存及运输过程中对谷物自身的含水率有严格的要求，现今粮食安全已经成为国家稳定发展的重要因素之一，因此谷物含水率的准确快速测定具有非常重要的社会和经济意义。目前测量谷物含水率的方法种类繁多，不同的测量方法有不同的特点和局限性。本文主要从电磁波传播理论入手，通过分析电磁波在谷物传播规律探寻出一种新的水分测量方法。本文主要研究内容如下： 1.电磁波在谷物中传播规律。从电磁波传播理论入手，推导出了电磁波在有耗媒介中传播规律，再结合含水谷物在高频状态下的介电特性，找出了高频电磁波在含水谷物中的传播特性。该部分为整个试验的理论基础。 2.测量装置硬件设计。该部分主要包括高频电磁波信号发射电路、腔体结构设计以及后级信号接收处理电路。设计的测量装置可对不同含水率谷物数据进行采集分析，实时检测出谷物含水率的变化情况。 3.试验设计与数据分析。水分测量装置设计完毕后，分别对含水率在5.0%-35.0%间的大豆和玉米进行水分测量试验，记录与水分相关的测量物理量，对数据进行相关处理后，由数据分析软件SPSS建立数学模型。并将该模型测量的大豆和玉米含水率同标准烘干法进行对比，对测量装置的测量精...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1实验装置示意图

图1-1实验装置示意图Fig.1-1Experimentalapparatusdiagram）高频电磁波辐射信号产生研究稳定的高频电磁波信号发生电路是整个试验设计基础之一，要求电路输出的信号的幅值，频率稳好。基于此采用单片机控制DDS直接数字频率合成芯片AD985....

图1-2技术路线图

图1-2技术路线图Fig.1-2Technologyroadmap方法普遍存在仪器设备稳定性差价密度影响非常大；中子法测量精度高一种简便、快捷的在线测量方法具论与含水谷物的高频介电特性相结成本低廉等特点，可广泛应用于农新型的谷物快速在线测量传感器设

图2-1介质的色散与损耗Fig.2-1Lossandthedispersionmedium当在电介质中施加正弦电磁波频率为ω的交变电场时，可通过如下表达式描述电介质的极化弛豫

施加电场时，物质分子内的正离子和负离子彼此产生相对运动，产生极化亦叫偶极子极化。极性分子内存在固有的电矩，施加电场时，电矩发生转向状态，此时介质中形成宏观电矩；空间电荷电极化。在均匀物质中，外施电场时空间电荷发生位移，聚集在边界区3]。施加外界电场时，其相对介电常数ε是唯一可以....

图2-2松弛极化介质介电常数、损耗角正切与角频率的关系

ωτεεεεεεjjs==+∞∞1'''()()()2''21ωτεεωτεωτε+=∞∞s，，sε为静态时介电常数，∞ε为高频时：()'22''tanεεωτεεωτεεδ∞∞+==ss程，是反映偶极子取向极化的重要方程。从该方程可知：当外施弛损耗，只....

本文编号：3909274