毕业设计（论文）电容式谷物水分测量装置设计.doc

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1、东北农业大学学士学位论文 学 号： 电容式谷物水分测量装置设计学生姓名： 指导教师： 所在院系：工程学院所学专业：农业机械化及其自动化研究方向：农产品检测 中国 哈尔滨 2015年5月 NEAU Dissertation of Bachelor Degree Number:A07110699GRAIN MOISTURE MEASUREMENT AND TECHNICAL EQUIPMENTStudent Name: Supervisor: Department and faculty: College of EngineeringMajor: Agricultural Mechanical a

2、nd AutomationOrientation: Agricultural Product DetectionNortheast Agricultural UniversityHarbinChinaMay 2015摘 要国以民为本，民以食为天，食以安为先。谷物是人们生活中的主要食物来源，在国民经济建设及各个行业中有着举足轻重的作用，谷物中的水分是影响谷物质量的重要因素，也是国内外谷物部门严格控制的一项重要的质量指标。谷物刚收获时一般内部都含有较高的水分，高含水率会促使谷物生命活动旺盛，容易造成谷物发热、霉变、生虫和其他的生化反应，为了确保谷物的安全储藏，必须对收获后的谷物进行及时干燥，将其含

3、水率降至安全储藏标准，理想的谷物含水量是将谷物干燥至储粮微生物生长的临界点附近。含水率作为谷物的一项重要质量指标，直接影响到谷物的收购，销售，调运，储存，加工等各个环节，测定谷物水分对谷物储藏来说意义重大，如何快速、准确、便捷的测定谷物水分，是一个世界性难题，现在美国、日本、法国、英国、瑞典等许多国家都在积极探讨，虽然采用方法很多，但都存有诸多不足，彻底解决这一世界难题具有重要的现实意义。本文介绍了国内外多种谷物水分检测方法、设备等，阐述了谷物水分检测的重要性，重点论述了电容式谷物水分检测技术，因电容式具有结构简单，分辨率高，操作方便等优点，基本取代了传统的干燥法被广泛应用于国内外谷物水分检测

4、，具有一定的研究价值，同时在综合分析的基础上指出了谷物水分检测现存的问题并对检测仪器和检测技术未来的发展趋势进行了预测。关键词：谷物水分；含水率；检测Grain Moisture Measurement and Technical EquipmentAbstractTo the country people is all-important, to the people foodstuff is all-important, to the foodstuff safe is all-important. Grains are the main food source of peoples li

5、ve which have a pivotal role in the national economy and various industries. Grain moisture is an important factor affecting the quality of the grain, is also an important indicator of quality to strict control by the grain department in the domestic and foreign. Freshly harvested grain generally co

6、ntain high levels of moisture, high moisture content urge grain have a vigorous activity life, likely to cause grain generating heat, mildew, insects and biochemical reactions. In order to ensure the safety of grain storage, post-harvest grain must be drying on time, to make the moisture content red

7、uce to a safe storage standards. Ideal moisture content of grain is drying grain to near the critical point that the Microbe growth in storage-grain.As an important quality indicators, grain moisture content directly effect on grain purchase, sale, transport, storage, processing and other links. For

8、 storage, grain moisture is significant. How to fast, accurate and convenient measurement of grain moisture content is a worldwide problem. Now, United States, Japan, France, United Kingdom, Sweden and many other countries are actively exploring, though there are many methods can be adopt, many prob

9、lems are exist, completely solve the worlds problem is of great practical significance.This paper introduce a variety of methods and equipments of grain moisture, explain the importance of grain moisture detection, focuses on the technology of capacitive grain moisture detection, it instead of the t

10、raditional drying method is widely used in grain moisture detection because of it have a simple structure, high resolution and easy operation, meanwhile it also have some research value. In addition, this paper point out existing problems in grain moisture area which basis of comprehensive analysis,

11、 and predict the future development trend for apparatus and techniques of the detection.Keyword: grain moisture; moisture content; detection目录中文摘要II英文摘要II目录III1 前言11.1 水分在谷物中存在的状态和形式11.1.1游离水11.1.2结合水11.2 谷物水分检测方法11.2.1直接法11.2.2间接法11.3谷物水分检测国内外现状及发展趋势21.3.1国内现状21.3.2国外现状31.4本课题研究的目的和意义42 电容式谷物水分测量仪的

12、组成53 电容式谷物水分传感器设计63.1 圆筒式电容传感器水分测量原理63.2 圆筒式电容传感器满足条件93.3圆筒式电容传感器优化设计93.4圆筒式电容传感器结构设计94 电容式谷物水分测量仪的其他部件125 检测电路设计136 温度补偿157 A/D转换器168 电容式谷物水分测量仪结构图189 谷物水分测量误差分析2010结束语21参考文献22致 谢241 前言一个国家的安定与发展，谷物稳定是至关重要的，谷物是人民生活的基本物资，在我国，由于水分检测技术不够完善，每年有数百亿斤谷物由于含水率过高而发霉变质，损失巨大，因此采用合适的水分检测技术测出准确的谷物水分，对国计民生非常重要。1.

13、1 水分在谷物中存在的状态和形式谷物中的水分按物理性质可分为游离水和结合水，其在谷物中的比例对谷物储藏加工有很大的影响。 1.1.1游离水 又称自由水，是通过物理吸附作用凝聚在谷物颗粒内部的毛细管内和分子间隙中的水分，一般谷类谷物水分达到14%15%时开始出现游离水，具有普通水的一般性质，能作为溶剂，是谷物进行生化反应的介质，谷物在储运加工等过程中，水分的变化主要是游离水的变化，会影响籽粒的形态和性质，谷物的含水率就是指游离水占谷物重量的百分比。1.1.2结合水又称束缚水，是通过化学作用附在谷物细胞内或谷物分子结构中的水分，就谷类谷物而言，如果水分在13.5%以下，可以看做全部是结合水，谷物的

14、生命活动很微弱，微生物不能利用这些结合水进行生长发育，此时谷物不会发霉。1.2 谷物水分检测方法谷物中水分含量的多少有着两种不同的意义，一方面含有适当水分是谷物维持生命和保持固有的色、气、味、种用品质及食用品质所必须的；另一方面水分影响谷物储藏和加工。一般来说，水分含量越高，谷物的新陈代谢强度越大，呼吸作用越旺盛，消耗干物质并产生大量热能，给细菌产生繁殖提供了条件，不但降低了营养价值，并且影响加工与品质，严重时会造成巨大的经济损失，因此，在谷物入库之前和贮藏过程中必须要进行水分测定，同时采取妥善的办法控制谷物水分含量，以保证安全储藏。近几十年来，谷物水分检测技术发展迅速，形成了多种检测方法，总

15、体上谷物水分的检测方法可分为直接法和间接法两大类。1.2.1直接法传统的谷物水分检测多是采用直接法，通过对谷物进行加热干燥直接去除谷物中的水分，检测出样品的绝对含水量，这种检测方法是一种基准法，测量时不会改变样品本身的性质，测量精准度高，适用于实验室测量，但它是一种间歇式的测量方法，一般需要较长的测量周期，根据所使用的方法不同，测量时间大约需要十几分钟到几个小时不等，不能实现对谷物水分含量的连续测量，不利于提高控制指标，虽然检测精度高，但是其操作繁琐，无法实现现场快速测定，因此在实际操作中应用很不方便。1.2.2间接法间接法是通过测量与水分含量变化相关的物理量从而得到谷物的水分含量，因此容易实

16、现水分的在线测量。典型的间接法水分测量仪有电容式、电阻式、化学式以及微波式、核磁共振式、中子式等。电容式是通过传感器将水分含量转化为相应电量，对应样品中水分变化的电容变化即可测出谷物的水分含量。电阻式是利用在谷物水分含量不同时，其导电率也不同，通过电阻值的变化反应谷物的水分含量。化学式是根据化学反应方程式的定量关系来计算出谷物水分的含量。微波式是利用谷物中的水分对微波能量的吸收、微波空腔谐振频率的改变、相位变化等参数随水分的变化来测量水分含量。核磁共振式的原理是在一定的条件下，由于原子核自旋重新取向，谷物在某一确定的频率上吸收电磁场的能量，可以按照能量吸收的强度大小来判断谷物的水分含量。中子式

17、是中子源发出的快中子与谷物中的氢原子碰撞逐渐慢化成慢中子，通过热中子打到探测器上形成电压脉冲个数来测定谷物的水分含量。1.3谷物水分检测国内外现状及发展趋势谷物问题是关系到国计民生的重大课题，解决这一课题的方法除去扩大耕地面积、提高单位面积产量外，谷物的安全储藏显得尤为重要。在本课题确认之后，作者通过参阅中外文献等手段基本了解了水分检测的国内外现状。1.3.1国内现状我国谷物水分检测的标准方法是烘干失重法（GB5497-85），这种方法虽测量精确，但速度慢，耗电大，适用于实验室测量，不适用于现场快速检测或自动测试系统，目前国内投入使用的谷物水分测试仪多为电容式，如：黑龙江生产的DLS3A型电脑

18、谷物水分仪，可测试玉米、大豆、小麦等9个谷物种类，54个品种，具有工作环境适用范围广(-5C 40C)，水分测量误差5%，重现性可控20%水分以下等优点。上海生产的SWS5A型谷物水分测定仪，具有测量品种广泛，测量量大，代表性好，工作环境适用范围广（-10C 40C），水分测量误差小0.5%，重复测试误差小（0.2%）等优点，二十几年来经过五次较大的改型性能更加稳定，如图1-1所示： 图1-1 上海SWS-5A型谷物水分测定仪1.3.2国外现状 国外谷物水分检测技术发展迅速，自上世纪初开始美国、德国、日本、前苏联、英国、法国等发达国家相继投入研究，新的谷物水分检测设备不断涌现。美国帝强生产的M

19、-20P谷物水分测定仪，可测量包括玉米、小麦、大豆、等二十种谷物水分，可准确测量高温谷物（最高可达70C），提供密度补偿，无需称重或挤压样品，可通过USB接口从帝强网站下载谷物校准数据，如图1-2。日本KETT生产的PM-8188NEW高频电容式谷物水分测量仪，可测量包括玉米、小麦、大豆、高粱等十二个谷物品种水分，可自动修正水分值，测量时无需粉碎谷物的同时采用自动下料漏斗，减小人为操作误差，大大提高了测量精度，如图1-3。法国特里百特雷诺公司生产的Wile65，可测量包括玉米、大豆、高粱等十六种谷物水分，工作环境适应范围广（0C60C），双倍温度补偿，可自动修正测量结果，具有数字显示屏，数据读

20、取方便。此外还有德国哈尔卡森生产的HK8近红外在线水分测量仪、英国伯利恒生产的BLH-5200水分容重测定仪、瑞典生产的Aquamatic5100 型快速水分分析仪等。 图1-2美产M-20P谷物水分测定仪 图1-3日产KETT-PM-8188NEW谷物水分测量仪1.4本课题研究的目的和意义虽然我国是世界上的产粮大国之一，但是在谷物的总产量中，高水分谷物约占20%左右，尤其是在我国北方，在谷物收购中有时可高达40%，因此，对高水分谷物进行干燥显得尤为重要。“十二五”期间，国家拟投资173亿元进行粮油仓储烘干设施建设，新建谷物储备仓容2000万吨，新建和改造一批谷物烘干设施使全国烘干能力保持在1

21、.1亿吨以上。谷物干燥是一个连续的生产过程，首先将原粮经过处理后送入干燥塔，经过预热、干燥、缓苏，待冷却至常温，达到安全水分后排出干燥塔。在此过程中，谷物水分检测是必不可少的一项常规检验，长期以来谷物的水分检测一直依赖于传统的手工操作和落后的人工控制状态，效率低且难以实现在线快速测量。因此，市场上急需一种适合我国国情的谷物水分检测系统，因电容式谷物水分检测具有结构简单、可靠性高、分辨率高、动态响应快以及价格便宜等特点，经过综合对比适用于我国国情，故本文将着重讨论电容式谷物水分测定。本课题可应用在谷物干燥机生产厂家、谷物储运部门等,也可应用于农副产品、轻工、化工、制药、环保等部门的颗粒状物质烘干

22、、储备设备上,具有广阔的应用前景。在此次设计中，我将大学所学应用于实践中，提高了我独立处理问题和查阅文献资料的能力，使我在大学四年期间所学的知识得到了巩固，但由于所学知识有限，经验方面不足，错误之处再所难免，如有不妥之处，恳请各位老师给予批评指正。2电容式谷物水分测量仪的组成电容式谷物水分测量仪的组成框图如图2-1所示：多路转换开关单片机系统检测放大电路电容传感器A/D转换器显示器温度传感器检测放大电路检测放大电路重力传感器图2-2 电容式谷物水分测量仪组成框图谷物水分测量仪工作过程如下：被测谷物进人测试仪器，电容传感器、温度传感器和重力传感器根据谷物中的水分、温度和重力自动转换成相应电参量，

23、经过检测放大电路转换成直流信号，再进入A/D转换器进行数模转换后送到单片机处理系统，单片机对采集到的数据进行数字滤波消除干扰，再根据数字模型实时进行计算，并对测试的水分值自动修正，再输出到显示器上。3 电容式谷物水分传感器设计传感器是整个谷物水分测量仪中极为关键的一个部分，决定着整个测量系统的测试精度。根据测量物质不同，有相应不同电极结构的电容式传感器可选择，目前市面常见的主要有平行极板式电容传感器和圆筒式电容传感器。其中平行极板式电容传感器是最早进行研究的传感器结构（如图3-1所示），它由两块相对的平行极板构成，中间是谷物的采样区域，优点是结构简单，能够形成比较均匀的敏感场，但是其结构尺寸较

24、大，且一般为了提高传感器的灵敏度，通常还会加大平行极板的相对面积来实现使传感器初始电容值增加，安装和携带均不方便，如果用减小传感器平行极板间的间距的方法来保证灵敏度，传感器的使用量程又会受到直接限制，因此本文主要探讨圆筒式电容传感器，相比于平行极板式电容传感器，其体积较小、操作相对方便，同时测量值受边缘效应影响也较小。图3-1平行极板式电容传感器示意图3.1 圆筒式电容传感器水分测量原理物质都有一定的介电常数，在常温下，干燥谷物的介电常数为 24，而纯水的介电常数非常高，约为80。谷物干质的介电常数远远小于水的介电常数。当电容式水分传感器以谷物作为极间介质时，谷物含水率的变化必将引起其介电常数

25、的相对变化，在电容器极板面积和极板间距不变的条件下，可以通过测量此电容器的电容值变化来测定谷物的相对介电常数值，由此得出被测谷物的含水率。由于被测的谷物颗粒在装入容器时会存在许多气隙，因而其介电常数较小，但传感器的极板有效面积又不可以过小，因此圆筒式电容传感器一般是把传感器的电容极板制作成同心轴圆柱形，即类似量筒或量杯的形状，2块圆形极板的中空部分是谷物的采样区域，采用圆筒型极板的另外一个目的是它的电极是非对称的，即内极板被外极板包络，这样可以非常有效的抑制人体感应。圆筒式电容传感器的极板结构如图3-2所示。图3-2 圆筒式电容传感器极板结构图圆筒式电容传感器两电极的高为L，内极板半径为r，外

26、极板半径为R，当 LR-r时，几乎可以忽略圆柱的边缘效应。当内外极板分别带有电荷+q和q时，若忽略边缘效应，则电荷均匀的分布在内外两极板表面上，则圆柱每单位长度所带电荷量的绝对值为（），由于电容传感器两极板具有轴对称性，那么两极板间离开圆柱轴线距离为 s处的电场强度E的大小为： （3-1）其中为真空介电常数。两极板间的电势差U为： （3-2）则圆筒式电容传感器的电容为： （3-3）当电容传感器两极间放入介电常数为的被测谷物样品时，其相对介电常数为，则有： （3-4）则两极板间电容值变为： （3-5）将： （3-6）代入（2-5），得电容的计算公式为： （3-7）对于水分含量为M的谷物，其相对应

27、的相对介电常数为，当谷物水分含量发生变化（M+M）时，其相对介电常数也会发生相应的变化（），则由此而引起的电容变化为： （3-8）即： （3-9）所以，电容值相对变化与谷物相对介电常数的相对变化之间呈线性关系，当谷物内部的含水量变化时，其相对介电常数也会相应改变，从而导致电容式传感器的输出电容值发生变化。因此可以通过测量电容式传感器的电容值来求得被测谷物的含水率，这就是圆筒式电容传感器测量谷物含水率的工作原理。3.2 圆筒式电容传感器满足条件水分检测仪要求圆筒式电容传感器应满足以下条件：1.电极厚度充分小，由于传感器的体积有限，电极本身除了具有一定的抗氧化性外，其厚度应该充分小，以削弱边缘效应

28、，最好采用镀金层作为电极，考虑价格因素使用铜质材料。2.几何对称，两筒状电极的内外圆度应一致，同轴，以保证良好的梯度均匀性。3.介质损耗小，由于筒状电极应具有一定的刚度，因此内外电极用衬套加固是十分必要的，但衬套本身应具有较低的介质损耗，即高频性能要好，通常采用聚四氟乙烯，另外衬套应该轻薄。3.3圆筒式电容传感器优化设计1. 同芯柱状传感器的电容值在传感器两电极的高L远大于内外两极板间距时，具有较小的边缘效应，电容值为： （3-10）当电容传感器两极间放入被测谷物样品时电容的变化量为： （3-11）因此在两电极高远大于内外极板间距时，即L (Rr)，此时的电容变化量可以确定同芯圆柱直径R、r的

29、比例关系，计算可得当R=er时能够保证谷物通过传感器时具有最大的电容量，这样可使圆筒式电容传感器的灵敏度得以提高。3.4圆筒式电容传感器结构设计 根据圆筒式电容传感器原理进行结构设计，如图3-3所示，为传感器部装图：图3-3 传感器部装图 如图3-4所示，为传感器外极板轴测图，外极板取半径为R=50mm，高为L外=115mm：图3-4 外极板轴测图 如图3-5所示，为外极板三维模型图： 图3-5 外极板三维模型图 如图3-6所示为外极板二维零件图： 图3-6 外极板二维零件图 如图3-7所示，为内极板轴测图，内极板取半径为r=30mm，高为L内=110mm：图3-7 内极板轴测图如图3-8所示

30、，为内极板三维模型图： 图3-8内极板三维模型图如图3-9所示，为内极板二维零件图： 图3-9内极板二维零件图4电容式谷物水分测量仪的其他部件 如图4-1所示，分别为，重力传感器、温度传感器、托盘和底盖图4-1 电容式谷物水分仪其他部件 如图4-2所示，为电容式谷物水分仪的外壳体：如图4-2 电容式谷物水分仪外壳体5 检测电路设计目前经常在微小电容值检测中实际应用的检测电路有运算放大电路、电桥电路、谐振电路、DC充/放电检测电路以及脉冲宽度调制电路等。运算放大电路具有抗干扰能力、精度高等优点，但测量范围受固定电容和放大器放大倍数的限制，如图3-1所示：图5-1 运算放大电路电桥电路具有精度高、

31、灵敏度好等优点，但电桥输出电压幅值小，输出阻抗高，其后必须接入高输入阻抗放大器才能进行工作，如图5-2所示：图5-2 电桥电路谐振电路具有灵敏度高的特点，但工作点不易选择，易受杂散电容影响，如图5-3所示：图5-3 谐振电路DC充/放电检测电路具有抗散杂电容的能力，且电路简单，但电路后续部分采用直流信号放大，必然会产生零点漂移，同时充放电路采用的CMOS电子开关会对检测电容注入电流，使测量电容减小，影响测量精度，如图5-4所示：图5-4 DC充/放电检测电路此次设计选用脉冲宽度调制电路，脉冲宽度调制电路具有线性输出，无需解调器就可以获得直流输出的特点，经济适用，该电路的原理是利用电容传感器的充

32、放电原理使电路输出脉冲的占空比随电容传感器的电容量变化而变化，通过低通滤波器得到对应于被测量变化的直流信号。如图5-5所示：图5-5 圆筒式电容传感器检测电路 它由比较器A1和A2，双稳态触发器、电容充放电回路及低通滤波器所组成。其中Cx为电容传感器，C为固定电容，测量时，随着双稳态触发器的翻转对Cx和C进行轮流充放电，使得输出电压U0正比于Cx、C的偏差值： （5-1）6 温度补偿谷物的电容值主要是由被测样品的水分决定的，但除却与水分有关，样品的温度、紧实度、品种都会对测量值产生相应的影响，传统方法只考虑电容值来确定水分含量是不精确的，品种可以在测定时进行分类，紧实度用恒重装置补偿，温度则要

33、进行专门的线性补偿。谷物的介电特性和导电特性均受温度的影响。在我国谷物收购与储藏现场，温度变化范围从-30C至40C，如此大的温度范围对谷物水分快速检测的影响相当于水分变化了4.07.0%，为抑制温度影响，可在测量电路中加入温度补偿电路，如图6-1所示：图6-1 电容式传感器温度补偿电路图其中Vcc工作电源电压，D1为集成温度敏感元件，VD为与温度相关的补偿电压，Vi为水分信号检测，A1为运算放大器，Vo为温度补偿电路输出。R1、R2、R3、R4、A1、D1构成比例放大电路，其输出特性为： （6-1）调节R3的阻值，可以补偿温度变化导致Vi的变化，使输出电压Vo不受温度变化的影响。7 A/D转

34、换器模数转换器，简称A/D转换器，是把经过与标准量（或参考量）比较处理后的模拟量转换成以二进制数值表示的离散信号的转换器，在A/D转换器中最重要的参数是转换的精度，通常用输出的数字信号的位数的多少表示。转换器能够准确输出的数字信号的位数越多，表示转换器能够分辨输入信号的能力越强，转换器的性能也就越好。目前市面上应用于A/D转换的芯片有许多种，如美国国家半导体公司公司生产的ADC系列产品就有几十个系列、近百种型号，本次设计对比参考后选择ADC0809芯片，它是一种逐次逼近型8位AD转换器，可以和单片机直接连接，使用方便，是目前国内应用最为广泛的AD转换芯片，其特性如下：1.主要特性：（1）8路8

35、位A/D转换器，即分辨率8位，可实现8路模拟信号的分时输入（2）具有转换起停控制端（3）转换时间为100（4）单个+5V电源供电（5）模拟输入电压范围为05V（6）工作温度范围为-40+85摄氏度（7）低功耗，约15mW（8）具有与微处理机兼容的控制逻辑组件2.内部结构ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，内部结构如图6-1所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、8位A/D转换器以及三态输出锁存缓冲器组成。图7-1 ADC0809内部结构图3.外部特性（引脚功能）ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图7-2所示，各引脚功能如下：IN7IN0：8路模拟量输入端

36、2-12-8：8位数字量输出端ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效START：本信号有时简写为ST，转换启动信号，输入，高电平有效A、B、C：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路，A为低地址，C为高地址，引脚图中为ADDA，ADDB和ADDCCLK时钟脉冲输入端。ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号引脚，要求时钟频率不高于640KHz，通常使用频率为500KHz的时钟信号EOC转换结束信号。EOC=0，正在进行转换；EOC=1,，转换结束。使用中该状态信号即可作为查询的状态标志，又可作为中断请求信号使用。D7D0数据输出线。为三态缓冲输出形式，

37、可以和单片机的数据线直接相连。D0为最低位，D7为最高 OE输出允许信号，用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据，OE=0，输出数据线呈高阻；OE=1，输出转换得到的数据Vcc +5V电源Vref参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。其典型值为+5V(Vref(+)=+5V，Vref(-)=-5V)REF（+）、REF（）：基准电压GND：地图7-2 ADC0809引脚图8电容式谷物水分测量仪结构图圆筒式电容谷物水分测量仪三维图结构图如图8-1所示图8-1 电容式谷物水分测量仪三维图 圆筒式电容谷物水分测量仪二维结构图，如图8-2所示： 图8-2 圆筒式电

38、容谷物水分测量仪二维结构图9谷物水分测量误差分析电容法测量谷物水分的影响因素较多，所以误差产生的原因也较复杂，主要有以下几点：操作误差、样品含水率不均匀、环境误差以及数据处理误差。其解决办法如下：1.在测试过程中，只要存在人为操作，则操作误差不可避免一定会存在，这种误差可以通过严格按照操作流程进行加以避免，也可通过改进仪器装置来进行控制，如在谷物进入测试筒时，可在量杯中引进容重器的漏斗开关，使物料从量杯中自由下落至测试筒内，这样可以减少人为的操作误差，提高精准度，同时它是一种随机误差，采用多次重复测量取平均值能够在一定程度上减小此种误差。2.样品含水率不均匀可采用1中的办法，多次抽样进行重复测

39、量，同时利用去除显著错误误差的方法，来得到合理的水分检测数据。3.环境误差是由于检测过程中周围环境对测量有影响，从而导致测量结果误差，例如温度、湿度、电磁干扰、机械振动等存在于测量系统之外的干扰，此种误差可以通过改进仪器设备来避免，如在本次设计中使用金属屏蔽罩，将电路同传感器装在一个壳体中，可以减少寄生电容和外界干扰的影响。4.数据处理误差是对检测数据进行运算处理时产生的误差，包括数值化误差、计算误差等，同2中采用去除显著错误误差的方法，同时采用保留一定有效数字等办法来减少数据处理误差对数值的影响。10结束语虽然我国是一个农业大国，但相对于庞大的人口基数，谷物的总产量也仅仅能解决温饱问题，随着

40、社会的发展，很多行业对谷物的需求都与日俱增，所以一方面在努力提高谷物产量，确保稳产高产的同时，另一方面也要做好谷物的储藏，建立完善谷物应急储备体系，确保谷物的稳定供应，以保障社会的和谐政治的稳定经济的持续。在谷物储藏过程中谷物的干燥问题是关系到谷物储藏质量的重要问题之一，而谷物水分的检测是保证谷物安全贮藏的关键所在。本文针对目前的谷物水分检测方法和技术设备进行了概述，并重点研究了电容式谷物水分检测方法，提出了优化方法。在本次设计过程中，受时间和经验等因素制约，作者有一些建议、不能继续解决的问题以及对谷物水分检测系统在今后的研究中可考虑着重研究的方向总结如下，以供相关研究人员参考：1.拟合方案还

41、不够精确，除却温度、紧实度、水分外，还有许多影响参数没有加以考虑，需要今后通过大量的实验找出影响谷物水分测量的各种因素，建立精确的数学模型，考虑线性补偿，最终加以解决。2.谷物的含水量与所测得的电压之间具有非线性关系，很难用一个简单的函数公式来表达，也并不能完全通过电路来进行线性补偿，在今后的研究工作中，可以考虑用单片机进行软件补偿，相比于电路补偿，软件补偿具有精度高、范围大的优势。3.谷物水分仪的设计过程中应秉承简便操作、方便携带、经济适用的原则，尽量简化硬件设计，着重研究数据处理和软件算法等。4.由于谷物种类繁多，每种谷物又有不同的品种，不同谷物类型对应的自身特性不同，可针对不同的品种，建

42、立不同的水分检测数学模型，建议在相关人员在后续研究中考虑建立一个系统的、完善的建模方法，以便扩大谷物水分仪的测量品种范围。参考文献1翟宝峰,郭宏林,许会. 粮食水分检测技术的综合分析及发展概况J. 沈阳工业大学学报,2001,05:413-416.2赵云萍. 粮食水分检验方法浅谈J. 科学之友,2010,10:11-12.3孙健,周展明,唐怀建. 国内外粮食水分快速检测方法的研究J. 粮食储藏,2007,03:46-49.4 H.A. Slight, the Measurement of Moisture, Measurement and Control, Vol.22.no.2, March

43、 19895Liu Yang,Yongjun Zheng,Zhijie Jiang,Zhijun Ren. Improvement of the Capacitive Grain Moisture SensorA. Computer and Computing Technologies in Agriculture,2011:8.6孙耀强. 电容式粮食水分在线检测仪的研究D.吉林农业大学,2014.7翟宝峰,王昊. 新型电容式粮食水分检测方法的研究J. 辽宁工学院学报,2003,02:13-14.8 林国栋. 粮食水分在线检测控制系统的研究D.沈阳工业大学,2003.9 翟宝峰,白媛. 电容式

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