【摘要】：種子水分是影響種子質(zhì)量最主要的因素,利用烘干機(jī)對種子水分進(jìn)行烘干處理是提高種子發(fā)芽率、保證種子貯藏安全性的重要手段。為了將種子水分嚴(yán)格控制在安全合理的范圍內(nèi),烘干機(jī)需要連續(xù)動態(tài)地調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù),因此種子水分的在線檢測至關(guān)重要,直接影響到種子烘干機(jī)的烘干質(zhì)量和工作效能。電容法是常用的種子水分檢測方法,具有響應(yīng)速度快、靈敏度高、成本低等特點,但傳統(tǒng)的電容式種子水分傳感器普遍存在難以實現(xiàn)在線檢測、易受邊緣效應(yīng)影響、測量精度低等問題。為實現(xiàn)種子水分的高精度在線式檢測,本文從電容式傳感器的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電極優(yōu)化、測量系統(tǒng)三個方面展開了深入研究。根據(jù)種子水分在線檢測的要求,傳感器采用回轉(zhuǎn)式機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計,實現(xiàn)了種子的自動入料和出料,電極設(shè)計為弧形結(jié)構(gòu)并采用同面布置的方式,減小了種子分布和溫度等因素的影響。同面弧面式電極難以用傳統(tǒng)電磁場理論獲得解析解,給傳感器的電極結(jié)構(gòu)優(yōu)化帶來了困難,為解決這個問題,提出了一種基于邊界元法的數(shù)值計算方法,并結(jié)合有限元仿真軟件COMSOL對傳感器進(jìn)行建模仿真,考察了電極數(shù)目、電極尺寸、電極間距等參數(shù)對傳感器性能的影響,獲得了優(yōu)化的電極結(jié)構(gòu)參數(shù),對傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有指導(dǎo)意義。測量系統(tǒng)采用了基于電容數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片AD7746的電容檢測電路設(shè)計方案,電路集成度高,測量速度快,抗干擾能力強(qiáng),并開發(fā)了基于Python的上位機(jī)軟件,實現(xiàn)了微處理器和上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸和測量信息的實時顯示。本文研制的電容式種子水分傳感器結(jié)構(gòu)新穎,可用于在線檢測,經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,傳感器測量重復(fù)性好,精度較高,在0%~20%的含水量范圍內(nèi)的絕對精度達(dá)到±1%,滿足烘干機(jī)對種子水分在線檢測的要求。
【圖文】：

1.底座 2.隔板 3.驅(qū)動齒輪 4.集料擋板 5.入料口 6.內(nèi)齒圈 7.位置傳感器8.內(nèi)圓筒 9.外圓筒 10.出料口 11.溫度傳感器 12.支撐側(cè)板 13.輪盤 14.直流電機(jī)圖 2 傳感器機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 2 Mechanical structure of sensor本課題設(shè)計的電容式種子水分傳感器的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖 2 所示，主要包括內(nèi)筒、支撐側(cè)板、輪盤、隔板、集料擋板、驅(qū)動齒輪、內(nèi)齒圈、位置傳感器、感器、直流電機(jī)等。兩個同心圓筒由兩個支撐側(cè)板夾緊，構(gòu)成環(huán)形腔體，壁上等間距地安裝四塊隔板，形成四個隔艙，每個隔艙由兩塊相鄰隔板、兩輪盤和內(nèi)外圓筒壁構(gòu)成。四個隔艙對應(yīng)四個工位，上方的一號工位對應(yīng)入料口向上，兩側(cè)固定有集料擋板，左側(cè)的二號工位為待測量工位，下方的三號布置有電容極板，對應(yīng)測量工位，右側(cè)的四號工位在右下方有開口，形成出。直流電機(jī)由支撐側(cè)板固定，置于輪盤軸心，電機(jī)的輸出軸上固定有驅(qū)動齒輪輪盤上固定的內(nèi)齒圈嚙合，構(gòu)成傳動機(jī)構(gòu)，直流電機(jī)通過此傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動動。此外，集料擋板上固定有位置傳感器，用于對轉(zhuǎn)動隔板進(jìn)行定位，內(nèi)壁上固定有溫度傳感器，用于測量隔艙內(nèi)種子的溫度。

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文種子層厚度，那么將導(dǎo)致傳感器的測量重復(fù)在于兩個方面：一是種子層厚度的不確定性，種子層并不是理想地充滿整個隔艙，，其上二是內(nèi)圓筒內(nèi)的存在直流電機(jī)等元器件，帶有產(chǎn)生影響。因此，要盡量保證穿透深度小于電場造成干擾。在設(shè)計傳感器的結(jié)構(gòu)時，如內(nèi)外圓筒的間距，帶來的問題是導(dǎo)致內(nèi)置直壽命，再者如果需要增加外圓筒的半徑，將下，通過極板結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計來適當(dāng)電場的
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212;S237

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2648171