仓外探测小麦密度及数量的反演研究

【摘要】： 探地雷达技术进行粮情检测是一种新型的粮情检测技术,它具有分辨率高、高效、快速、无损等优点。密度及粮食数量是粮情的重要指标,通过检测密度分布,可为判断粮仓中异物及检测粮食含水量提供依据。本文基于电磁波的基本理论,将河南工业大学引进的意大利先进的RIS-K2探地雷达应用于粮仓小麦麦堆密度分布和数量的检测,为粮仓粮情的检测提供一种新型的方式即无损检测方法。本文实施的粮仓外探测丰富了目前粮情测控系统的内容,避免了在仓内探测中粮食与外界接触导致粮食质量下降甚至粮仓爆炸这样的安全问题,提高了中央储备粮管理水平,降低了管理成本;促进了我国粮食储藏科技的发展;通过更全面的了解储粮粮情,提高了中央储备粮的安全性,对解决国家粮食安全问题、促进社会可持续发展,具有重要的战略意义。 本文的主要内容及研究成果有: (1)针对目前普遍缺乏在线检测粮食密度及数量研究的现状,以粮仓中的小麦为研究对象,应用探地雷达发射电磁波进行粮仓小麦的探测。应用电磁波的基本理论,根据探地雷达的工作原理,探讨了雷达探测用于麦堆密度分布测量的工作原理和技术特点。 (2)根据粮仓小麦堆的层状结构特点,分析了各种介电常数测量方法的特点,应用层剥反演计算小麦介电常数。 (3)粮仓中的小麦堆是空气、水和小麦颗粒的混合物,基于此进行了小麦介电常数的机理建模,从颗粒结构上分析了密度对小麦介电常数影响的机理。 (4)进行雷达探测小麦实验,并由实验结果研究了不同含水量条件下小麦介电常数随密度变化规律;建立小麦介电常数-密度线性模型,并将该模型应用于实地粮仓小麦中,对比分析该模型的有效性,为今后的工程应用提供理论依据。 本文的研究成果,成功地探索了探地雷达应用于粮仓小麦麦堆密度分布及数量检测的全新途径。从根本上实现了粮仓小麦密度分布的无损检测,奠定了雷达探测技术应用于粮食粮情检测的基础。可以预测,将探地雷达探测引入粮情的研究中具有重要的意义,必将为我国粮食储存的检测技术提供新的思路和发展目标。