傳統(tǒng)的含水率測定儀只能測木質(zhì)材料纖維飽和點(diǎn)（約30%）以下含水率,活立木（高含水率介質(zhì)）含水率測量一直是國內(nèi)外的研究難點(diǎn)。針對這一難題,提出了電容法含水率檢測理論。該理論參考平行板電容器,設(shè)計(jì)了插入式測量探頭,將活立木樹干介電常數(shù)的變化轉(zhuǎn)變?yōu)楹蕚鞲衅鞯碾娐吩﨏1的實(shí)際電容值變化。含水率傳感器輸出周期信號(hào),輸出信號(hào)周期隨插入深度和介質(zhì)的質(zhì)量含水率而變化,而波形不變（方波）,具有較好的可測量性。但此時(shí)的輸出方波為模擬信號(hào),需要下位機(jī)將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),進(jìn)而代入預(yù)置的公式,在顯示屏上顯示活立木邊材質(zhì)量含水率具體數(shù)值。本文設(shè)計(jì)了活立木樹干邊材質(zhì)量含水率檢測儀總體方案,分別介紹了傳感器、下位機(jī)硬件、下位機(jī)軟件、供電模塊及外殼的具體設(shè)計(jì)和制作流程,之后進(jìn)行了整機(jī)調(diào)試,給出了活立木樹干邊材質(zhì)量含水率檢測儀尺寸規(guī)格、技術(shù)參數(shù)以及使用方法;模擬仿真了探頭電容值,實(shí)際測量了探頭電容值和輸出方波周期;對DMC-1型活立木樹干邊材質(zhì)量含水率檢測儀進(jìn)行了標(biāo)定試驗(yàn),得到活立木樹干邊材質(zhì)量含水率和輸出信號(hào)周期的關(guān)系,選擇了針、闊葉樹最優(yōu)標(biāo)定方程,進(jìn)行了儀器零點(diǎn)標(biāo)定,并給出了推薦插入深度;最后使用DMC-1型活... 

【文章來源】：東北林業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－２平行板電容器??－８－??

?２基于電容法的活立木樹干邊材質(zhì)量含水率檢測理論???ｗ?－ｉｃｅ?ｏ?１００??＇；??＾?＼??—??—ｉ??＇?：?＇Ｂ１??■?Ｗ??圖２－３測量探頭三維模型三視圖??做好測量探頭的三維模型后，點(diǎn)擊運(yùn)行，可得到在探頭插入不同深度情況下，得到??探頭電容值隨相對介電常數(shù)的變化情況，如圖２－４，從圖中讀出，測量探頭電容值介于??１？８ｐＦ之間，相比上一節(jié)的近似計(jì)算更精確；控制探頭插入深度為定值，隨著相對介電??常數(shù)從１均勻變化到８１，探頭結(jié)構(gòu)電容值的變化率逐漸減小，即該探頭結(jié)構(gòu)對于中低含??水率反應(yīng)更靈敏，測量范圍可覆蓋整個(gè)含水率變化區(qū)間，線型為緩慢爬坡型；控制介質(zhì)??相對介電常數(shù)（即含水率）為定值，可以看出探頭結(jié)構(gòu)電容值隨探頭插入深度的均勻增??加也均勻增加，兩者具有線性關(guān)系；探頭靜置在空氣中的電容約為１．２ＰＦ。??７．５－?＇?＇?＾?＊?＊?＊?＇＊?＊??－?二＾＾??Ｓ．Ｓ：??－?５＿??〇．?４．５?－?一十—??ｕ?４－?－?．Ｄｅｐｔｈ＝０ｃｍ??３?５?－?Ｂ－?？－?－?＊?？－－＊一?＊＇?－?＋?Ｄｅｐｔｈ＝０．５?ｃｍ??Ｊａ?＾?＊?＿ｅ—?Ｄｅｐｔｈ＝１．０?ｃｍ??３?〇?０?０?〇?〇?？－乂?Ｄｅｐｔｈ＝１．５?ｃｍ??９－／＾．?Ｄｅｐｔｈ＝２．０?ｃｍ??２?ｆｗｅ?－ｅ?ｅ－?ｏ?－ｅ－ｃ?Ｄｅｐｔｈ＝２．５?ｃｍ??１?５?－／／（０?Ｏ—０－?－?＾??＾?＿Ｘ■關(guān)?＊?？令?Ｄ�。簦瑁剑常�?ｃｍ??１?２０?４０?６０?８０?Ｄｅｐｔｈ＝３．５?ｃｍ??相對

到示數(shù)為０，接入待測探頭，讓其逐漸浸沒在高純水中，讀出示數(shù)，??電容值在０．１到８ＰＦ之間連續(xù)變化，和探頭電容的近似計(jì)算、仿真具有相似結(jié)果。??２．５．３輸出方波周期的實(shí)際測量??由于探頭電容值不能脫離后續(xù)的檢測電路，故需要接含水率傳感器后驗(yàn)證。接通??ＤＳ１０５２Ｅ示波器，調(diào)節(jié)探頭至合適檔位，將示波器自檢，將測量探頭的紅綠兩根導(dǎo)線分??別接鋰電池模塊的電源和地線，將黃色線接示波器探頭輸入端，接地夾接鋰電池模塊的??地線，調(diào)節(jié)示波器的耦合方式和觸發(fā)電平，按下自動(dòng)運(yùn)行按鈕。示波器顯示如圖２－５的??方波，幅值為５Ｖ，占空比為５０％，周期為９．８Ｍｓ，將探頭插入不同介質(zhì)或在同一介質(zhì)中??逐漸增加插入深度，輸出波形不變，只是信號(hào)周期發(fā)生改變。??■麵?＾．．．：＇??＿曬＿國，??…勢，１??圖２－５用示波器實(shí)際測量輸出方波周期??綜上所述，探頭的電容值或者輸出波形周期隨介電常數(shù)和插入深度呈現(xiàn)規(guī)律性變??化，具有一一對應(yīng)關(guān)系，可以作為一種檢測活立木樹干邊材質(zhì)量含水率的有效手段。??２．６本章小結(jié)??本章介紹了活立木樹干的構(gòu)造及水分情況、選擇測量邊材質(zhì)量含水率的原因、介電??常數(shù)法含水率檢測理論、引出了活立木樹干邊材質(zhì)量含水率與介電常數(shù)的關(guān)系，引出了??電容法含水率檢測理論，并通過仿真和實(shí)際測量驗(yàn)證了理論的可行性，構(gòu)建起基于電容??法的活立木樹干邊材質(zhì)量含水率檢測理論。??－１２－??

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本文編號(hào)：3364602