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《黑龙江八一农垦大学》 2011年
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基于时域传输技术的谷物含水率测试技术研究

康忠伟  
【摘要】:在谷物生产、储存、加工和流通过程中,含水率测量是保证谷物质量、品质和净含量指标的必不可少的技术手段。谷物含水率的测量是一项复杂而且具有相当难度的任务,经历了一个由简单到复杂、由静态到动态、由手动到自动的过程,产生了种类不同的谷物含水率测量方法、系统。在农业生产的各个领域得到了一定的应用,但由于每种测量方法各自的局限性,很难的得到广泛而成熟的应用。 时域传输技术(TDT)是基于电磁波信号在介质中传播时,由于介质的介电特性的差异而使电磁波的传播速度发生变化而进行测量的。该技术目前已在土壤湿度测量中得到了广泛应用,其传感器的结构形式主要是探针式传感器。探针式传感器是电磁波传输线的基本形式之一,由于该传感器的结构特点,对于土壤、细沙等微颗粒状介质的含水率测量具有明显的分辨能力,但其对谷物等粮食产品的含水率测量的分辨能力明显下降,原因谷物的颗粒体积较大且不规则,与探针之间的空隙较大,因此谷物等粮食对电磁波传播速度的影响较小。为了提高TDT对谷物含水率的分辨力和灵敏度,本文研究并设计了一种新型时域传输传感器——同轴线式传感器,同轴线是电磁波传输线的另一种形式,作为一种波导装置,同轴线能将电磁波的能量集中限制在其空腔内部,电磁波的传输速度受到同轴线内介质的介电常数的影响。如果填充在同轴线内外两导体之间的谷物作为电磁波传播的载体,则不同含水率的谷物可以改变电磁波的传播速度。 本文首先研究谷物的介电特性,针对谷物中水分的存在形式,确定谷物的等效介电常数与其含水率的关系。其次对电磁波的传播特性进行研究,探寻电磁波的传播与谷物等效介电常数之间的关系,进而确定同轴线传感器的参数特征。然后设计用于TDT谷物含水率测量的电路系统,分析个功能模块的特性及设计要点,以及数据采集系统的设计。最后,在实验数据的基础上研究谷物含水率的TDT测量模型,并验证模型的正确性。
【学位授予单位】:黑龙江八一农垦大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S226.6

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