基于介电特性稻谷含水率无损检测研究
发布时间：2021-10-08 11:32
含水率是影响水稻质量的重要因素,对水稻的储藏、运输、收购和加工有极大影响。目前,基于介电特性的粮食水分检测技术应用广泛,但测量精度易受温度等因素影响。本文采用测试探头与阻抗分析仪组成的介电特性检测系统测量不同含水率稻谷的相对介电常数（ε′）与介质损耗因数（ε′′）,研究测试探头结构、频率、温度、数学建模方法等因素对测量精度的影响,并进行理论分析与试验验证。主要研究内容及结论如下:1)利用ANSYS软件对测试探头的电场分布进行模拟,研究了测试探头结构形式与结构参数对其检测性能的影响。结果表明,带轴向接地保护极板的同心圆筒式测试探头的检测性能更优。并以内极板长度、极板间距、保护极板长度与间隙为试验因素,灵敏度与边缘效应为试验指标,采用正交试验法优化了测试探头的结构参数。2)研究了含水率与频率对稻谷ε′与ε"的影响,并采用不同频率下的不同介电参数建立稻谷含水率预测模型,选择了最佳含水率预测模型作为稻谷的水分检测模型。通过方差分析表明,含水率与频率对ε′与ε"的影响均极显著。通过分析模型的预测效果得出,基于ε′与ε"两者结合并采用连续投影法提取特征变量建立的支持向量机回归模型预测效果最佳,其预...
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
圆柱形电容式传感器结构图
第一章绪论8极板结构见图1-2，该传感器测量精度较好。吕东等（2016）采用管道式测试探头检测土壤的含水率，并利用有限元软件分析测试探头结构参数对其检测性能的影响。黄滔等（2016）优化设计了同面弧面式电容传感器的结构参数，结果表明优化后的传感器检测性能有所提高。高志涛等（2017）采用环形测试探头检测土壤水分，该测试探头满足了线性尺度下土壤剖面水分的实时测量需求，且具有较高的测量精度与稳定性。詹争（2017）基于三维有限元仿真模型，研究了电极对数、电极宽度与间距比对平面式电容器信号强度、灵敏度的影响，并采用神经网络方法优化设计了极板的结构参数。1.4.2频率、温度、容积密度的影响温度、容积密度、频率、品种等因素亦影响电容式水分传感器的测量精度（郭交，2019；牛智有，2019；LingBo，2018）。于启洋（2016）研究了频率、温度、含水率等因素对带壳咖啡豆介电特性的影响，结果表明ε′随着频率的增大而减小，随含水率的增大而增大，温度对其基本无影响；ε"随频率的增大先减小后增大，随温度和含水率的增大而增大。钟汝能等（2019）研究表明高频段下颗粒状农产品的介电特性与频率、含水率呈相互依存关系。郭文川等（2015；2016）研究了温度、频率与含水率对豆浆以及牛乳ε′与ε"的影响，并在一定频率下，采用二次多项式建立介电参数、温度和豆浆可溶性固形物以及大豆蛋白的预测模型。裘揆（2006）设计了可同时测量电容、质量和温度的种子含水率检测装置，研究了温度、质量等对电容的影响。赵丽清等（2016）设计了差频式花生仁含水率检测仪，研究了差频与温度、含水率、容积密度间的关系，并建立三元二次预测模型。伍潇洁（2016）研究了频率和温度对大米、稻谷和稻壳介电特性的影响。杨万泽等（2019）考虑到温度对介?
第一章绪论103）采用不同频率下的不同介电参数建立稻谷含水率预测模型，并对比分析模型的预测效果，以确定最佳含水率预测模型作为水分检测模型。4）探究温度对介电参数的影响，对水分检测模型进行温度补偿，并探究水分检测模型对不同品种稻谷的预测效果。1.6技术路线根据研究内容，确定本文的技术路线如下：查阅国内外文献模拟不同结构下测试探头的电场强度分布优化设计测试探头的结构参数确定探头结构及参数划分样本集探究频率对介电特性的影响采用数据处理算法提取特征变量建立稻谷含水率预测模型确定水分检测模型对模型进行温度补偿验证模型的预测效果测试探头内部电场强度的理论分析图1-3技术路线Fig.1-3Technologyroadmap
【参考文献】：
期刊论文
[1]微波频段下颗粒状农产品的介电特性测量与分析[J]. 钟汝能,郑勤红,姚斌,向泰. 中国农业科技导报. 2019(12)
[2]利用介电参数和变量筛选建立玉米籽粒含水率无损检测模型[J]. 宋华鲁,闫银发,宋占华,孙君亮,李玉道,李法德. 农业工程学报. 2019(20)
[3]苹果介电特性对其射频加热均匀性的影响[J]. 周敏姑,欧业宝,张丽,高彤,王云阳. 农业工程学报. 2019(20)
[4]平行极板电容传感器介电式颗粒饲料水分检测仪设计与试验[J]. 牛智有,刘芳宏,刘鸣,任邹弘,李培. 农业工程学报. 2019(18)
[5]基于介电特性与SPA-SVR算法的水稻含水率检测方法[J]. 张本华,钱长钱,焦晋康,丁兆赫,张扬,崔红光,刘翠红,冯龙龙. 农业工程学报. 2019(18)
[6]农产品介电参数在线检测装置研究[J]. 杨万泽,鄢金山. 农业科技与装备. 2019(04)
[7]基于低场核磁共振的热风干燥过程花生仁含水率预测模型[J]. 渠琛玲,汪紫薇,王雪珂,王殿轩. 农业工程学报. 2019(12)
[8]SWR土壤湿度传感器温漂特性与补偿研究[J]. 赵燕东,陈壮,高志涛,张鑫,于福满. 农业机械学报. 2019(08)
[9]基于微波自由空间测量的小麦含水率检测方法[J]. 郭交,段凯文,郭文川. 农业机械学报. 2019(06)
[10]2018年我国水稻产业形势分析及2019年展望[J]. 徐春春,纪龙,陈中督,周锡跃,方福平. 中国稻米. 2019(02)
本文编号：3424076
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
圆柱形电容式传感器结构图
第一章绪论8极板结构见图1-2，该传感器测量精度较好。吕东等（2016）采用管道式测试探头检测土壤的含水率，并利用有限元软件分析测试探头结构参数对其检测性能的影响。黄滔等（2016）优化设计了同面弧面式电容传感器的结构参数，结果表明优化后的传感器检测性能有所提高。高志涛等（2017）采用环形测试探头检测土壤水分，该测试探头满足了线性尺度下土壤剖面水分的实时测量需求，且具有较高的测量精度与稳定性。詹争（2017）基于三维有限元仿真模型，研究了电极对数、电极宽度与间距比对平面式电容器信号强度、灵敏度的影响，并采用神经网络方法优化设计了极板的结构参数。1.4.2频率、温度、容积密度的影响温度、容积密度、频率、品种等因素亦影响电容式水分传感器的测量精度（郭交，2019；牛智有，2019；LingBo，2018）。于启洋（2016）研究了频率、温度、含水率等因素对带壳咖啡豆介电特性的影响，结果表明ε′随着频率的增大而减小，随含水率的增大而增大，温度对其基本无影响；ε"随频率的增大先减小后增大，随温度和含水率的增大而增大。钟汝能等（2019）研究表明高频段下颗粒状农产品的介电特性与频率、含水率呈相互依存关系。郭文川等（2015；2016）研究了温度、频率与含水率对豆浆以及牛乳ε′与ε"的影响，并在一定频率下，采用二次多项式建立介电参数、温度和豆浆可溶性固形物以及大豆蛋白的预测模型。裘揆（2006）设计了可同时测量电容、质量和温度的种子含水率检测装置，研究了温度、质量等对电容的影响。赵丽清等（2016）设计了差频式花生仁含水率检测仪，研究了差频与温度、含水率、容积密度间的关系，并建立三元二次预测模型。伍潇洁（2016）研究了频率和温度对大米、稻谷和稻壳介电特性的影响。杨万泽等（2019）考虑到温度对介?
第一章绪论103）采用不同频率下的不同介电参数建立稻谷含水率预测模型，并对比分析模型的预测效果，以确定最佳含水率预测模型作为水分检测模型。4）探究温度对介电参数的影响，对水分检测模型进行温度补偿，并探究水分检测模型对不同品种稻谷的预测效果。1.6技术路线根据研究内容，确定本文的技术路线如下：查阅国内外文献模拟不同结构下测试探头的电场强度分布优化设计测试探头的结构参数确定探头结构及参数划分样本集探究频率对介电特性的影响采用数据处理算法提取特征变量建立稻谷含水率预测模型确定水分检测模型对模型进行温度补偿验证模型的预测效果测试探头内部电场强度的理论分析图1-3技术路线Fig.1-3Technologyroadmap
【参考文献】：
期刊论文
[1]微波频段下颗粒状农产品的介电特性测量与分析[J]. 钟汝能,郑勤红,姚斌,向泰. 中国农业科技导报. 2019(12)
[2]利用介电参数和变量筛选建立玉米籽粒含水率无损检测模型[J]. 宋华鲁,闫银发,宋占华,孙君亮,李玉道,李法德. 农业工程学报. 2019(20)
[3]苹果介电特性对其射频加热均匀性的影响[J]. 周敏姑,欧业宝,张丽,高彤,王云阳. 农业工程学报. 2019(20)
[4]平行极板电容传感器介电式颗粒饲料水分检测仪设计与试验[J]. 牛智有,刘芳宏,刘鸣,任邹弘,李培. 农业工程学报. 2019(18)
[5]基于介电特性与SPA-SVR算法的水稻含水率检测方法[J]. 张本华,钱长钱,焦晋康,丁兆赫,张扬,崔红光,刘翠红,冯龙龙. 农业工程学报. 2019(18)
[6]农产品介电参数在线检测装置研究[J]. 杨万泽,鄢金山. 农业科技与装备. 2019(04)
[7]基于低场核磁共振的热风干燥过程花生仁含水率预测模型[J]. 渠琛玲,汪紫薇,王雪珂,王殿轩. 农业工程学报. 2019(12)
[8]SWR土壤湿度传感器温漂特性与补偿研究[J]. 赵燕东,陈壮,高志涛,张鑫,于福满. 农业机械学报. 2019(08)
[9]基于微波自由空间测量的小麦含水率检测方法[J]. 郭交,段凯文,郭文川. 农业机械学报. 2019(06)
[10]2018年我国水稻产业形势分析及2019年展望[J]. 徐春春,纪龙,陈中督,周锡跃,方福平. 中国稻米. 2019(02)
本文编号：3424076
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