基于數字電路糧食檢測儀畢業(yè)論文完整版

1、摘要 糧食對于我們每個人都非常重要，多年來，快速、準確地測定糧油水分，已成為糧食收購企業(yè)的一大難題。本文全面系統(tǒng)地闡述了國內外現有的各種糧食水份檢測方法、原理及其測量特性，對常用的糧食水份測量儀器及其主要性能指標進行了分析，并對測試誤差進行了分析探討，指出了糧食水分檢測技術的發(fā)展方向，為從事糧食水分的研究和相關人員提供了理論依據。 此文研究出了一種新型的可與糧食干燥機類大型烘干設備配套使用的谷物類糧食水份在線檢測的傳感器，該系統(tǒng)將圓柱形結構的糧食水份檢測傳感器置于干燥設備的出口、入口處，不同含水量的糧食流過傳感器時，傳感器產生不同的電容變化量，經過精密的信號采集、轉換與處理，完成糧食水分的在線

2、實時檢測。介紹了一種用于現場糧食水分檢測的電容式傳感器，并對傳感器的結構進行了優(yōu)化計算，使得結構更合理。針對所設計的傳感器設計了相應的檢測電路，分析了該電路的原理，給出了調試結果，對糧食樣品得出了具體的檢測數據1。關鍵詞電容傳感器；糧食水分；水分檢測；干燥AbstractGrain is very important for everyone,For many years, There is a difficulty to affect grain moisture fast and rightly. In this paper,we introduce the methods of meas

3、ureing grain moisture content, discuss the principle and characteristics of various instruments in measuring, both at home and abroad, and also put forward some ideas about the development trend of the grain moisture measurement. All above will provide the foundation for who engaged in the moisture

4、research of grain and relevant personnel.This paper introduces a new kind of sensor, which can be used together with large sized machines such as grain dry to detect grains. This new sensor is designed to the shape of cylinders, which can be put at the input or output of drying equipments. When grai

5、ns with different moisture flow through the sensors,the sensors can produce different capacitance variety. Then the sensors on line can examine the grain moisture on time by collecting exact signals.transformation and treatment1。KeywordsCapacitive sensor; grain moisture;moisture measurement；drying目

6、錄摘要Abstract第一章 前 言11.1引言11.2電容法糧食水份檢測區(qū)別于其它檢測方法的優(yōu)點11.3研究糧食水份檢測儀的目的和意義21.4研究的主要內容和方法3第二章 系統(tǒng)整體框圖的設計42.1系統(tǒng)的整體框圖42.2對框圖的具體分析4第三章 對系統(tǒng)器件的介紹53.1傳感器的組成結構53.2集成電路各管腳的名稱和功能7第四章 電路圖信號流程的調試以及出現問題的解決124.1總電路圖的設計124.2 信號流程原理144.3 外界干擾及出現問題的解決15結論17參考文獻18致謝19第一章前 言1.1引言 目前，近幾十年來，糧食水份檢測技術發(fā)展十分迅速，形成了多種糧食水份檢測的方法，總體上可分為

7、直接法和間接法兩大類，直接法是通過化學方法和干燥方法，直接檢測出糧食中的絕對含水量，檢測精度高，但費時，不適于在線和現場檢測，間接法是通過檢測與水分有關的物理量（例如：物質的電導率和介電常數等），間接地測量水分，一般速度較快，易實現在線檢測，在采用間接法測量物體水分時，由于影響水分檢測因素較多，所以對傳感器的設計應給予足夠地重視，使輸出信號能夠有效地反映水分特性。糧食水分檢測的方法在某種程度上又可以概括起來分為無損檢測和有損檢測兩大類，無損檢測是指在不破壞物體原來的狀態(tài)和化學性質等前提下，通過糧食本身的物理，光學及化學特性來測量其含水量。有損檢測則是指在測量的過程中待測物粉碎或發(fā)生了化學變化，

8、致使其不能保持原有的形狀，結構或組分，在這兩類中，無損檢測的方法更經濟，更快捷，發(fā)展也最為迅速，是當今社會無水檢測的主流2。糧食無水檢測的方法主要有直接干燥法和電容檢測法，直接干燥法是將待測樣品置于烘箱中，根據ASAE標準，在保證一定適當溫度下，測量前后的質量差即為其水分含量，電容法是根據水分的介電常數遠遠大于糧食中其它成分的介電常數，水分含量的變化必然會引起容量變化的原理，通過測量與樣品中水分變化相對應的電容變化即可知糧食的水分含量。其測量精度小于0.3%，測量時5s,測水范圍為10%-20%，主要影響因素為溫度和糧食品種等。 1.2電容法糧食水份檢測區(qū)別于其它檢測方法的優(yōu)點 現在測量糧食水

9、份的方法有很多，例如：直接干燥法，電容法、微波法、中子法、高頻阻抗法、摩擦阻力法和聲學法等等，微波法是利用微波爐的磁控管所產生的2450MHZ或915MHZ的超高頻率的微波快速震蕩糧食中的水分子，使分子相互碰撞和摩擦，去出去糧食中的水分，主要影響因素為微波爐的功率、谷物的質量、密度和介電特性。該法不能在線測量3。中子法測量是利用中子式水分儀，自20世紀40年代由美國研制出來中子水分儀以來，世界各國也相繼研制出許多各種用途的水分儀，它通過計量慢中子探測器中產生的電壓脈沖個數測量糧食的的水份含量，中子式水分儀氫散射不穩(wěn)定，理論尚未完善，需要人工標定 ，而且糧食密度以及測量體積大小對其精度影響比較大

10、4。高頻阻抗法是依據在敏感地帶施以外加電場的情況下，糧食水份與其交流阻抗呈現對數關系這一理論來測量其水分的，主要影響因素為溫度、品種、緊實度及電極間距。該法不能用于在線測量，聲學法是在1986年由Harrenstein和Brusewitz研究了流動谷物碰撞噪聲的測量方法，研究表明：糧食籽粒的彈性和振動特性取決于糧食的水分，不同水分的糧食在流動過程中碰撞物體的表面所產生的聲壓不同，聲學法測量的重復性好，但是噪聲信號的屏蔽是一個難題，主要影響因素為籽粒的大小，噪聲和形狀。用電容法測量谷物的在線檢測儀能實時檢測糧食的水分、溫度等情況，并且可以隨時記錄當前的水分值，溫度值，具有高效性、實用性，應用水分

11、檢測儀在吉林省各糧庫中進行實驗使用，實驗結果表明：該系統(tǒng)運行可靠，操作簡單，測量準確，測量誤差小于等與0.5，該方法具有成本低，體積小，檢測速度快等優(yōu)點，樣品的電容值主要由樣品的水分值決定的，除與水分有關之外，還與樣品的溫度，品種，緊實度有關，傳統(tǒng)的方法只考慮電容值來決定水分值是不確切的 ，雖然有關人員對溫度進行了線性補償，但這是遠遠不夠的，結果一直不是很理想，由于人工智能和數據融合等技術的相繼發(fā)展，為水分檢測技術的數據綜合處理提供了新的方法，現已取得了一些可喜的成果5。1.3研究糧食水份檢測儀的目的和意義糧食是人們生活中的主要食物來源，在國民經濟建設以及各個行業(yè)中都起著舉足輕重的作用。糧食質

12、量的好壞倍受人們關注，每個人的生活離不開糧食，但是有時候高高興興地買回家中，卻買不到令人稱心如意的食物，若是食用了不合標準的糧食，對人們的身體有很大的危害，它直接影響到我們每個人的身心，所以，由此可以看出，糧食產業(yè)是安定天下的產業(yè)，糧食的收購，貯藏是關系國計民生的大事，過去，由于檢測手段的不完善，我國每年有數十億斤的糧食在儲藏，運輸，過程中霉爛，變質，造成可巨額的損失，導致糧食好壞的主要原因是糧食的水分含量過高，水分過高必然會引起糧食的霉變，生蟲，和其它的生化變化，由于水分對于糧食的生產加工具有十分重要的作用，所以，糧食水分的檢測就顯得十分重要了，因此，水分是安全儲糧的重要依據，其準確，自動檢

13、測對于糧食的安全儲藏具有重要意義6。1.4研究的主要內容和方法 研究的主要內容是利用電容法，電容法測量糧食水分的主要內容和原理是：不同水分的糧食經過電容傳感器，使電容傳感器介質的介電系數發(fā)生了變化，隨著介電系數的變化，電容傳感器的電容量亦發(fā)生變化，這樣就可以間接地測出糧食的含水量，關于電容傳感器我們采用同芯柱形電容傳感器，這樣克服了平行板式電容器外形尺寸大的缺點，具有尺寸小巧，不易造成糧流阻塞的優(yōu)點，將糧食的電容值通過相應的傳感器和檢測電路，有控制軟件分別經過A/D轉換，送入單片機系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)根據實驗所得的數學模型，經過液晶顯示器進行顯示，計算出被測樣品的水分值7。 第二章 系統(tǒng)整體框圖的

14、設計2.1系統(tǒng)的整體框圖電容傳感器檢測電路轉換開關A/D轉換單片機系統(tǒng)輸出顯示 系統(tǒng)的整體框圖，如圖2-1所示 圖2-1 系統(tǒng)整體流程圖2.2對框圖的具體分析 本系統(tǒng)主要由電容傳感器、檢測電路、轉換開關、A/D轉換、單片機系統(tǒng)和液晶輸出顯示幾部分組成。傳感器采用同心柱形電容器，由兩個同心金屬圓柱筒面組成，這種結構的傳感器有利于糧食顆粒狀物的裝入，而且靈敏度高，不易受外界因素的影響。電容檢測方法采用交流法，此方法線性度好，準確度高、抗干擾能力及抗寄生電容能力強，適于現場檢測。另外，此電路結構簡單，穩(wěn)定性好，體積小，適于便攜水分儀特點。檢測電路主要包括函數發(fā)生器，測量放大器，同步檢波器及R/C濾波

15、器。烘干后的糧食進入水分檢測儀，水分測量傳感器根據糧食介電常數自動將糧食水份的多少轉換成電容量的改變，時基電路把電容的改變轉換成一定頻率的信號，通過同步檢波器和低通濾波器變成直流信號，再經過A/D轉換進入單片機系統(tǒng)，由液晶顯示器顯示出糧食的水份值。單片機系統(tǒng)進行多組數據采集，采用數字濾波系統(tǒng)消除干擾，再根據數字模型實時進行計算，并進行溫度對測試水分值的自動修正8。第三章 對系統(tǒng)器件的介紹3.1傳感器的組成結構傳感器的定義： 傳感器是一種能把物理量或化學量轉變成便于利用的電信號的器件。國際電工委員會(IEC: International Electrotechnical Committee)的定

16、義為：“傳感器是測量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉換成可供測量的信號”。按照Gopel等的說法是：“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”，而“傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理(模擬或數字)能力的系統(tǒng)”。傳感器是傳感系統(tǒng)的一個組成部分，它是被測量信號輸入的第一道關口。工程常用傳感器類型： 按被測物理量：位移、速度、加速度、力、力矩、壓力、溫度傳感器等，如位移傳感器、測力儀、點溫計。 按工作原理：機械式、應變式、電學式、磁學式、光電式等，如離心轉速表、閃光轉速表。按輸出信號特征：模擬式傳感器、數字式傳感器，如模擬式光電傳感器、光碼盤。按信號變換效應：物理型（結構型、物性型）、化學型、生物

17、型，如電容傳感器、電感傳感器、電阻式位移傳感器、壓電加速度計、光敏管、氣敏傳感器、味敏傳感器、酸度計、熒光生物傳感器。1.人類處于信息時代，信息技術的三大支柱是測控技術、通信技術和計算機技術，而傳感器技術是測控技術的基礎。沒有傳感器技術就沒有現代科學技術的觀點已為全世界公認。2.傳感處于自動檢測與控制系統(tǒng)之首，是感知、獲取與檢測信息的窗口。3.科學研究和生產過程要獲取的信息，都要通過傳感器轉換成容易傳輸和處 理的電信號。4.科學技術越發(fā)達，其自動化程度愈高，對傳感器的依賴愈大；傳感器技術的發(fā)展，又促進工業(yè)、農業(yè)、宇航、軍事、環(huán)衛(wèi)等技術的發(fā)展。本設計采用的傳感器為同芯柱形電容器，由兩個同芯金屬圓

18、柱面組成如圖3-1所示，這種形狀的傳感器便于糧食顆粒的裝入，而且同芯柱形傳感器可減少邊緣效應對電容值的影響，圓柱面高為L，內圓柱外表面半徑為R1,外圓柱內表面直徑為R2，當L>R2-R1時，可忽略圓柱兩端的邊緣效應的影響。R1R2L2R22R1 圖3-1 圓芯柱形傳感器截面圖實驗采用的傳感器結構為R2=40mm,R1=15mm,L=80mm.用厚度為0.5mm的紫銅作為傳感器材質。在外極板外面增加了金屬屏蔽罩，極板與檢測電路連接較短，且連線外加屏蔽線。這樣，減少了外界的干擾。同芯柱型電容傳感器的計算公式（3-1）為: （3-1） 式中 C為電容值;E為介質介電常數;L為電容柱面高;R2為

19、電容外極板直徑;R1為電容內極板直徑。裝入糧食前后電容的變化量為傳感器空時的介電常數。糧食在傳感器中積聚時的緊實度也直接影響電容的變化量，其變化規(guī)律為：糧食水分值越大，糧食積聚的緊實程度就越小，因此在傳感器設計安裝上應保證糧食可以勻速并充滿地通過傳感器。此外，不同品種的糧食等因素都會給測量帶來影響，這就需要不斷地積累數據以提高測量的精度9?？紤]到傳感器的實用性及與設備的配套使用性，采用AD7714,AT89C52及AD421構成糧食水分在線測量傳感器的數據變換，處理與傳輸電路，高精度的A/D轉換電路完成糧食水分電容變化和現場溫度的采集，微處理器完成相應的溫度補償與線形化處理，A/D轉換電路直接

20、以4-20mA電流形式輸出,值得提出的是，這些組件不但可以作為標準的變送器輸出，同時也適用于主控設備與變速器間的符合HART協(xié)議的數字信號通信，這樣就可以方便地為糧食干燥的智能化控制所用9。3.2集成電路各管腳的名稱和功能函數發(fā)生器、測量放大器、同步檢波器及RC濾波器。IC1、IC2及IC6三個集成電路組成一個函數發(fā)生器。輸出三角波信號，其中，IC1,R1,R2,C1形成遲滯比較器，使IC1輸出為方波；IC2,C2,R2反向積分器，輸出三角波，IC6,R9,R10形成正反饋網絡10。微處理器能處理的信號應是數字信號，因此，在智能儀器的輸入通道中加入能把模擬信號轉換成數字信號的芯片即A/D轉換器

21、。使用A/D轉換器時應先根據輸入通道的總誤差，選擇A/D轉換器的精度及分辨率。根據信號對象的變化率及轉換精度要求，確定A/D轉換速度，以保證智能儀器的實時性要求，對快速信號必須考慮采樣/保持電路11。在選用A/D轉換器時還應考智能儀器所處的環(huán)境選擇A/D轉換器的環(huán)境參數。不同A/D轉換器有不同的輸出狀態(tài)，應根據計算機的接口特性選擇輸出狀態(tài)。A/D轉換器與微處理器的接口一般要完成的操作有微處理器發(fā)出啟動轉換信號，微處理器取回轉換結束狀態(tài)信號，讀取轉換的數據。主要是使用8051連接A/D轉換器ADC0804,并從ADC0804輸入0V到5V的類比電壓，然后把輸入的類比電壓值在LCM上顯示出來12。

22、 ADC0804的引腳如圖3-2所示： 圖3-2集成電路管腳圖1. CS: 芯片選擇，低電位動作。2. RD: 讀取轉換的數字數據，低電位動作。3. WR: 要求ADC0804執(zhí)行轉換，低電位動作。4. CLKIN CLKR: AD轉換時的始終脈沖。5. INTR：轉換完成時，此引腳會變成低電位，所以將此引腳接到微處理器的中斷引腳輸入。6. +IN和-IN: 類比電壓輸入。7. DB0-DB7: 轉換數據的輸出。8. Vref/2: 比電壓輸入最高值的一半，如果輸入的最高的類比電壓是Vcc,這一只引腳可以空接。9 Vref: 類比電壓輸入最高值。ADC8084時必須有工作時鐘，工作時鐘可以直接

23、在CLKIN與CLKR兩只引腳外接 RC電路產生頻率時，其轉換時間為1/1.1RC;所以當ADC0804電阻10K,電容200pf時，其轉換頻率大約是： 1/（1.1x10kx200pf）=454kHz轉換時間為1.1x10kx200pf=2.2us單片機則采用AT89S52，引腳圖見圖3-3：圖3-3 單片機引腳圖引腳功能特性如下：P1.0 T2（定時/計數器2外部計數脈沖輸入），時鐘輸出 P1.1 T2EX（定時/計數2捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制） P2口P2是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口P2寫“1”，通過內部的

24、上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數據存儲器（例如執(zhí)行MOVXDPTR指令）時，P2口送出高8位地址數據。在訪問8位地址的外部數據存儲器（如執(zhí)行MOVXRI指令）時，P2口輸出P2鎖存器的內容。FLASH編程或校驗時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。 P3口P3口是一組帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電

25、流。 P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能：端口引腳 第二功能 : P3.0 RXD(串行輸入口) P3.1 TXD(串行輸出口) P3.2 INTO(外中斷0) P3.3 INT1(外中斷1) P3.4 TO(定時/計數器0) P3.5 T1(定時/計數器1) P3.6 WR(外部數據存儲器寫選通) P3.7 RD(外部數據存儲器讀選通) 此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗的控制信號。 RST復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現兩個機器周期以上高電平將是單片機復位。 ALE/PROG當訪問外部程存儲器或數據存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出。

26、 液晶顯示器選用LCD1602如圖3-4所示，該液晶顯示器內置漢字庫，并行連接，并可隨意設置顯示窗口的大小和位置，編程很方便。其與AT89S52的連接方式：圖3-4 液晶顯示器芯片圖液晶顯示器使用流程 LCD1602液晶顯示器的使用流程如圖3-5所示： 開啟電源 硬件復位 延時30ms設置顯示視窗和工作視窗大小 清屏REG F0h Bit3=1 延時20ms 設定工作模式和光標位置 寫入字型 其它寄存器的起始設定 圖3-5 液晶顯示器流程圖第四章電路圖信號流程的調試以及出現問題的解決4.1總電路圖的設計上面我向大家介紹了一下本次設計的研究的目的，方法意義，元器件的介紹，原理的論述，以及單元電路

27、的具體內容，下面我就向大家展示一下本次設計總電路圖的具體構造。電容傳感器及檢測電路如圖4-1所示： 圖4-1 電容傳感器及檢測電路 表頭電路圖如圖4-2所示：圖4-2 表頭圖將電容傳感器與檢測電路圖的U0與表頭圖的箭頭處相連就構成了本次設計的總體框圖。電容檢測方法采用交流法，此方法線性度好 、精度高、抗干擾能力及抗寄生電容能力強，適于現場檢測。另外，此電路結構簡單、穩(wěn)定性好、體積小，適于便攜式水分儀。將電容傳感器與檢測電路圖的U0與表頭圖的箭頭處相連就構成了本次設計的總體框圖。電容檢測方法采用交流法，此方法線性度好 、精度高、抗干擾能力及抗寄生電容能力強，適于現場檢測。另外，此電路結構簡單、穩(wěn)

28、定性好、體積小，適于便攜式水分儀。輸電路主要包括函數發(fā)生器、測量放大器、同步檢波器及RC濾波器。具體的電路如圖所示：IC1,IC2及IC6三個集成電路組成一個函數發(fā)生器。輸出三角波信號，IC1、IC2及IC6三個集成電路組成一個函數發(fā)生器。W5輸出信號通過低頻濾波器輸出為直流信號。為了實現糧食干燥在線控制，在干燥塔的出口和入口同時放置傳感器，實現雙傳感器提取信號。傳感器均采用圓柱型結構，圓柱體內芯為柱狀絕緣實體，與圓柱外壁間形成電容傳感器的雙電極，圓柱體底部與外壁間留有一定間隙，以保證糧食的流動。在本次設計中采用電容式傳器作為測量器件。該傳感器是根據變介質型電容傳感器設計的。被測糧食放入電容傳

29、感器兩極板間時，由于糧食的含水量不同，從而使電容傳感器的相對介電常數發(fā)生變化，即引起了電容值變化。在電容傳感器一端施加一個正弦高頻激勵信號，則在其輸出端必然產生一個衰減響應，而且，激勵與響應信號是同頻的，只是相位發(fā)生了平移，為了保證水分測量的精度，被測介質放入傳感器內時應保證一致性，有規(guī)律流入傳感器。同時，在傳感器設計過程中，由于溫度對濕度變化進而對電容變化的影響，而水分變化與電容變化呈非線性關系，因此，設計時應該考慮非線性補償和溫度補償問題。因此，圓柱體外壁直徑、絕緣實體高度與直徑、圓柱體底部與外壁間隙值以及電容信號的引出方式均應在建立數學模型的基礎上，通過科學計算與實驗驗證相結合得出。電容

30、C為放入介質介電常數。的函數，介電常數。隨被測介質水分變化而改變，通過測量傳感器輸出電容C的變化得到介質水分含量13。4.2信號流程原理工作原理：1. 糧食進入測試儀，水分測量傳感根據糧食介電常數。自動轉換成相應電參量，時基電路把電容轉換成一定頻率方波信號，單片機系統(tǒng)進行數據采集與處理。2. 糧食進入傳感自動把烘干糧食溫度值轉換成相應電參量。由電纜送單片機系統(tǒng)進行數據采集3. 由單片機進行多組數據采集，采用數字濾波消除干擾，再根據數字模型實時進行計算，進行溫度對測試水分值自動修正。 4. 時鐘芯片為測試系統(tǒng)提供穩(wěn)定的系統(tǒng)時鐘自動計時。電路中的調零電阻器用來補償傳感器在室溫下失調電壓，電阻器RT

31、、和RTz(或R/ tz)用于校正溫度誤差。由于橋路電阻器隨著溫度上升而增加使傳感器兩端的電壓也增加。這個增加的電壓會使傳感器的靈敏度上升，也就是說給定加速度下它將輸出更高的電壓，如果保持傳感器兩端電壓恒定，傳感器的靈敏度就度正向變化系數大于負向靈敏度系數.所以.滿偏輸出趨向于隨著溫度而增加。電阻器RT可以在溫度上升時旁路掉一部分橋路電流.從而抵消上述效應。類似地.，Rtz或Qtz對失調的漂移進行校正。電路中選擇RTz還是Qtz取決于失調的溫度漂移方向14。4.3外界干擾及出現問題的解決 眾所周知，不同介質的溫度、濕度均能引起電容傳感器介電系數的變化。我們利用了不同介質的濕度(即含水量)引起電

32、容傳感器的電容量變化來間接測量糧食水分，但是溫度的變化引起電容傳感器電容量變化卻對糧食水分的測量造成了一定的干擾。研究表明:不同水分的糧食，在相同的溫度環(huán)境下，所引起的傳感器電容量變化是非線性的;同一水分的糧食在不同的溫度下，所引起變化其斜率亦不同。針對上述情況，我們充分發(fā)揮了單片機運行速度快的優(yōu)勢，以檢測的糧食溫度為數據表入口地址，在此基礎上又以糧食水分信號為水分數據表地址進行查表處理。這在實際使用中取得了較好的效果，每間隔 2秒就能對測量的糧食溫度、水分值刷新一次，使糧食烘干生產過程中各種工藝參數的調整有了一定的依據。在研制過程中我們還發(fā)現，糧食的容重也能對電容傳感器的測量數據帶來干擾。不

33、同產地的同一品種糧食，豐收年份/欠收年份的同一品種糧食由于其容重不同，傳感器輸出的信號也不相等。為解決糧食容重及雜質含量等干擾因素對糧食水分測試儀精度的影響，我們充分發(fā)揮了單片機軟件優(yōu)越性，增設了水分鍵盤修正功能。在實施過程中，我們將糧食水分測量范圍劃分為4個區(qū)段，即低水分段;中水分r段;中水分II段;高水分段。在每個段都能按照不同的溫度進行水分的微調。這樣，在現場實際運行時，就能對照烘箱烘干法化驗結果，對在線檢測的糧食水分值進行微量修正，確保了WS-r型糧食溫度水分檢測儀的準確測量、可靠運行15。 產生誤差的具體原因： 由于電容法檢測糧食水分的影響因素較多，所以誤差產生的原因也較復雜。根據參

34、考文獻及本次實驗可以看出，產生誤差的主要來源有以下幾個方面： 1. 操作誤差 在測試樣品時，人為操作對檢測結果有一定的影響。人為操作決定了樣品在傳感器中的堆積情況，所以，樣品每次裝入的空隙度可能相差很大，直接影響了測量結果。這種誤差可以通過改進實驗裝置及嚴格操作規(guī)程加以削弱，但完全消除是不可能的。 2. 樣品含水率不均勻 在配制樣品時，若配制操作不規(guī)范，就會產生樣品的含水率不均勻問題。在數據采樣時，同一樣品的檢測結果將會相差較大，所以，配制樣品時一定按規(guī)則配制。在現場檢測中，可采用多次抽樣進行檢測，利用剔除粗大誤差的方法，得到合理的水分值。 3. 環(huán)境誤差 環(huán)境誤差是由于環(huán)境因素影響檢測結果而

35、產生的誤差。例如環(huán)境溫度、濕度、灰塵、電磁干擾、機械振動等，使檢測系統(tǒng)產生檢測誤差。在毫伏級輸出時，電磁干擾較為突出。所以，在傳感器及其檢測電路設計上，要特別注意抗干擾設計。 4. 數據處理誤差 數據處理誤差是對檢測數據進行運算處理時產生的誤差，包括數值化誤差、計算誤差等。采用去除粗大誤差;合理保留有效數字位數和數字修約方法，可減小數據處理誤差15。 結 論糧食是人們生活中的主要食物來源。在國民經濟建設及各個行業(yè)中起著舉足輕重的作用。糧食質量的好壞倍受人們的關注，而糧食中的水分是影響糧食質量的重要因素，它也是國內外糧食部門嚴格控制的一項重要質量指標。糧食的水分檢測在征購、生產、加工、儲藏、運輸和消費等過程中一直是有關部門十分重視的環(huán)節(jié)。本次設計采用圓芯柱形傳感器，振動峰值傳感器的結構和調理電路，它具有高可靠性、高靈敏度、功耗低、響應時間短等特點。該傳感器可對運動物體的振動狀態(tài)進行定量測量?？蓮V泛應用航空、航人、機械、車輛、艦船、建筑、橋梁等方而的測量。本次設計所采用的檢測電路為抗干擾電路，檢測電路主要包括函數發(fā)生器，測量放大器，同步檢波器及R/C濾波器。該電路具有結構簡單，體積小，穩(wěn)定性好，適于便攜水分儀特點16。參考文獻1陳惟蓉.電磁學M.北京:清華大學出版社,1994:161-1