含水率是影響水稻質(zhì)量的重要因素,對水稻的儲藏、運輸、收購和加工有極大影響。目前,基于介電特性的糧食水分檢測技術應用廣泛,但測量精度易受溫度等因素影響。本文采用測試探頭與阻抗分析儀組成的介電特性檢測系統(tǒng)測量不同含水率稻谷的相對介電常數(shù)（ε′）與介質(zhì)損耗因數(shù)（ε′′）,研究測試探頭結構、頻率、溫度、數(shù)學建模方法等因素對測量精度的影響,并進行理論分析與試驗驗證。主要研究內(nèi)容及結論如下:1)利用ANSYS軟件對測試探頭的電場分布進行模擬,研究了測試探頭結構形式與結構參數(shù)對其檢測性能的影響。結果表明,帶軸向接地保護極板的同心圓筒式測試探頭的檢測性能更優(yōu)。并以內(nèi)極板長度、極板間距、保護極板長度與間隙為試驗因素,靈敏度與邊緣效應為試驗指標,采用正交試驗法優(yōu)化了測試探頭的結構參數(shù)。2)研究了含水率與頻率對稻谷ε′與ε"的影響,并采用不同頻率下的不同介電參數(shù)建立稻谷含水率預測模型,選擇了最佳含水率預測模型作為稻谷的水分檢測模型。通過方差分析表明,含水率與頻率對ε′與ε"的影響均極顯著。通過分析模型的預測效果得出,基于ε′與ε"兩者結合并采用連續(xù)投影法提取特征變量建立的支持向量機回歸模型預測效果最佳,其預... 

【文章來源】：沈陽農(nóng)業(yè)大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圓柱形電容式傳感器結構圖

第一章緒論8極板結構見圖1-2，該傳感器測量精度較好。呂東等（2016）采用管道式測試探頭檢測土壤的含水率，并利用有限元軟件分析測試探頭結構參數(shù)對其檢測性能的影響。黃滔等（2016）優(yōu)化設計了同面弧面式電容傳感器的結構參數(shù)，結果表明優(yōu)化后的傳感器檢測性能有所提高。高志濤等（2017）采用環(huán)形測試探頭檢測土壤水分，該測試探頭滿足了線性尺度下土壤剖面水分的實時測量需求，且具有較高的測量精度與穩(wěn)定性。詹爭（2017）基于三維有限元仿真模型，研究了電極對數(shù)、電極寬度與間距比對平面式電容器信號強度、靈敏度的影響，并采用神經(jīng)網(wǎng)絡方法優(yōu)化設計了極板的結構參數(shù)。1.4.2頻率、溫度、容積密度的影響溫度、容積密度、頻率、品種等因素亦影響電容式水分傳感器的測量精度（郭交，2019；牛智有，2019；LingBo，2018）。于啟洋（2016）研究了頻率、溫度、含水率等因素對帶殼咖啡豆介電特性的影響，結果表明ε′隨著頻率的增大而減小，隨含水率的增大而增大，溫度對其基本無影響；ε"隨頻率的增大先減小后增大，隨溫度和含水率的增大而增大。鐘汝能等（2019）研究表明高頻段下顆粒狀農(nóng)產(chǎn)品的介電特性與頻率、含水率呈相互依存關系。郭文川等（2015；2016）研究了溫度、頻率與含水率對豆?jié){以及牛乳ε′與ε"的影響，并在一定頻率下，采用二次多項式建立介電參數(shù)、溫度和豆?jié){可溶性固形物以及大豆蛋白的預測模型。裘揆（2006）設計了可同時測量電容、質(zhì)量和溫度的種子含水率檢測裝置，研究了溫度、質(zhì)量等對電容的影響。趙麗清等（2016）設計了差頻式花生仁含水率檢測儀，研究了差頻與溫度、含水率、容積密度間的關系，并建立三元二次預測模型。伍瀟潔（2016）研究了頻率和溫度對大米、稻谷和稻殼介電特性的影響。楊萬澤等（2019）考慮到溫度對介?

第一章緒論103）采用不同頻率下的不同介電參數(shù)建立稻谷含水率預測模型，并對比分析模型的預測效果，以確定最佳含水率預測模型作為水分檢測模型。4）探究溫度對介電參數(shù)的影響，對水分檢測模型進行溫度補償，并探究水分檢測模型對不同品種稻谷的預測效果。1.6技術路線根據(jù)研究內(nèi)容，確定本文的技術路線如下：查閱國內(nèi)外文獻模擬不同結構下測試探頭的電場強度分布優(yōu)化設計測試探頭的結構參數(shù)確定探頭結構及參數(shù)劃分樣本集探究頻率對介電特性的影響采用數(shù)據(jù)處理算法提取特征變量建立稻谷含水率預測模型確定水分檢測模型對模型進行溫度補償驗證模型的預測效果測試探頭內(nèi)部電場強度的理論分析圖1-3技術路線Fig.1-3Technologyroadmap

【參考文獻】：
期刊論文
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[5]基于介電特性與SPA-SVR算法的水稻含水率檢測方法[J]. 張本華,錢長錢,焦晉康,丁兆赫,張揚,崔紅光,劉翠紅,馮龍龍.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2019(18)
[6]農(nóng)產(chǎn)品介電參數(shù)在線檢測裝置研究[J]. 楊萬澤,鄢金山.  農(nóng)業(yè)科技與裝備. 2019(04)
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