發(fā)布時(shí)間：2020-11-15 06:16

　　 “手中有糧,心中不慌”。保障糧食安全對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)是永恒的課題,我國(guó)糧食逐年增產(chǎn),如何有效的保障糧食安全是儲(chǔ)糧工作者的研究重點(diǎn)。糧食在糧倉(cāng)儲(chǔ)存過(guò)程中會(huì)受到很多方面的影響,比如生物場(chǎng)和非生物場(chǎng),而這些影響因素會(huì)導(dǎo)致糧倉(cāng)內(nèi)糧食發(fā)熱、發(fā)霉以及病蟲(chóng)害等現(xiàn)象發(fā)生,進(jìn)而危及糧食儲(chǔ)藏安全。因此研究一套射頻式溫濕水在線檢測(cè)儀,用來(lái)及時(shí)的觀察收集處理糧倉(cāng)內(nèi)的糧食水分,糧倉(cāng)內(nèi)環(huán)境溫度、濕度,這對(duì)安全儲(chǔ)糧具有非常重要的意義。本文針對(duì)糧食儲(chǔ)藏過(guò)程中糧食水分、糧倉(cāng)內(nèi)溫度、濕度實(shí)時(shí)在線檢測(cè)這一問(wèn)題,開(kāi)發(fā)了一套射頻式糧倉(cāng)溫濕水檢測(cè)儀,實(shí)現(xiàn)了糧倉(cāng)內(nèi)溫濕水多參數(shù)在線檢測(cè)。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)溫濕水檢測(cè)儀原理分析。本檢測(cè)儀檢測(cè)水分的基本原理依據(jù)的是玉米介電常數(shù)和其含水量存在一定的線性相關(guān)性。常溫下水的介電常數(shù)為80F?m~(-1),空氣的介電常數(shù)為1F?m~(-1),而植物組織的介電常數(shù)通常為2~4F?m~(-1)。玉米的介電常數(shù)主要受其含水量的影響,當(dāng)溫度與測(cè)試信號(hào)頻率一定時(shí),含水量增加,其介電常數(shù)也相應(yīng)增加。(2)溫濕水檢測(cè)儀的硬件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了以STM32F103RCT6嵌入式單片機(jī)為核心的糧倉(cāng)溫濕水檢測(cè)儀,采用模塊化的設(shè)計(jì)思路,主要包括信號(hào)源模塊、差分相位檢波模塊、電壓放大模塊、核心CPU模塊。在測(cè)量單元上,采用了差分原理,用隱蔽式雙探頭探測(cè)的方式,將溫度等干擾水分測(cè)量的影響因素減小到最小,有效實(shí)現(xiàn)了糧倉(cāng)水分的測(cè)量。同時(shí)通過(guò)對(duì)探測(cè)單元探針的分析,選取了最優(yōu)的參數(shù),來(lái)保障實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。(3)溫濕水檢測(cè)儀軟件設(shè)計(jì)。軟件上也采用了模塊化的思想,通過(guò)KEIL MDK V5開(kāi)發(fā)平臺(tái)采用庫(kù)函數(shù)編寫(xiě)下位機(jī)軟件,將時(shí)鐘子程序、電壓采集子程序、串口通訊子程序、溫濕度子程序整合到一起,實(shí)現(xiàn)了糧倉(cāng)多參數(shù)采集的軟件功能。上位機(jī)采用LabVIEW系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)可視化以及控制檢測(cè)儀的功能,為糧倉(cāng)的多參數(shù)采集提供了保障。(4)溫濕水檢測(cè)儀的標(biāo)定。嚴(yán)格按照GB/T5497-1985《糧食、油料檢驗(yàn)水分測(cè)定法》中的水分測(cè)量的具體操作步驟測(cè)得糧食水分。通過(guò)單個(gè)檢測(cè)儀標(biāo)定系統(tǒng),將玉米實(shí)際水分與溫濕水檢測(cè)儀測(cè)得的相應(yīng)電壓值通過(guò)最小二乘法對(duì)其進(jìn)行了標(biāo)定,建立了最優(yōu)數(shù)學(xué)模型,將誤差減小到最小。(5)溫濕水檢測(cè)儀實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。設(shè)計(jì)了小型糧倉(cāng)實(shí)驗(yàn),對(duì)檢測(cè)儀在線檢測(cè)糧倉(cāng)溫度、濕度、糧食水分進(jìn)行48天的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)了糧倉(cāng)多參數(shù)在線檢測(cè)。將實(shí)際水分與系統(tǒng)測(cè)量水分進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明,玉米含水率測(cè)定最大絕對(duì)誤差絕對(duì)值為0.82%,平均絕對(duì)誤差絕對(duì)值均在0.3%以內(nèi),平均誤差符合國(guó)標(biāo)規(guī)定的±0.5%的檢測(cè)精度。除通風(fēng)外,各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)穩(wěn)定,系統(tǒng)穩(wěn)定性較好,可以有效的對(duì)糧倉(cāng)溫度、濕度、糧食水分參數(shù)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)檢測(cè)。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：S379.3
【部分圖文】：

技術(shù)路線

設(shè)計(jì)了差分式糧倉(cāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用射頻方法關(guān)系，但是受溫度等干擾因驗(yàn)效果較好，有效消除了溫度水分檢測(cè)基本原理基于射頻原理，其原理與電在導(dǎo)體中進(jìn)行傳播的。工作磁波的方式來(lái)傳輸，在傳輸射信號(hào)，這時(shí)就可以用檢波反射信號(hào)之間的波形差來(lái)得到

就可以得到介質(zhì)的特性。本文提到的檢測(cè)儀就是利用玉米測(cè)量。常溫下水的介電常數(shù)為-180F m，空氣的介電常數(shù)為1F電常數(shù)通常為-12~4F m。玉米的介電常數(shù)主要受其含水量的的研究，當(dāng)溫度與測(cè)試信號(hào)頻率一定時(shí)，含水量增加，其介電常數(shù)和其含水量存在一定的線性相關(guān)性 。由射頻原理可得，介電元測(cè)得，其表現(xiàn)形式為電壓，本實(shí)驗(yàn)利用含水量與電壓進(jìn)行標(biāo)出玉米含水量。溫濕水檢測(cè)儀系統(tǒng)組成水檢測(cè)儀系統(tǒng)組成如圖 2.2 所示，主要由三部分組成，第 1 部分水分檢測(cè)儀，溫度、濕度檢測(cè)儀，第 2 部分主控器單元，第 3要由上位機(jī) LabVIEW 軟件編寫(xiě)）。
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