電容式糧食水分檢測技術(shù)的創(chuàng)新分析3100字

1、電容式糧食水分檢測技術(shù)的創(chuàng)新分析3100字 中圖分類號：TS211.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A前言糧食是人類賴以生存的物質(zhì)根底，其質(zhì)量的好壞是關(guān)系到國計(jì)民生的大事1。在運(yùn)輸和儲(chǔ)藏過程中，糧食的含水率是影響其質(zhì)量的一個(gè)非常重要的指標(biāo)。糧食中的水分按物理性質(zhì)可分為游離水自由水和結(jié)合水結(jié)晶水。游離水是通過物理吸附作用凝聚在糧食顆粒內(nèi)部的毛細(xì)管內(nèi)和分子間隙中的水分；結(jié)合水是通過化學(xué)作用吸附在糧食細(xì)胞內(nèi)或糧食分子構(gòu)造中的水分。游離水具有普通水的一般性質(zhì)，其對糧食的質(zhì)量有著重要的影響，糧食的含水率就是指游離水占糧食重量的百分比2。糧食剛收獲時(shí)一般內(nèi)部都含有較高的水分，高含水率會(huì)促使糧食生命活動(dòng)旺盛，容易造成糧食

2、發(fā)熱、霉變、生蟲和其他的生化反響。為了確保糧食的平安儲(chǔ)藏，必須對收獲后的糧食進(jìn)展及時(shí)枯燥，將其含水率降至平安儲(chǔ)藏標(biāo)準(zhǔn)3-4。因此，糧食水分檢測技術(shù)在糧食枯燥過程中顯得尤為重要。1 糧食水分的檢測方法糧食水分的檢測方法主要有直接法和間接法。直接法通過對糧食進(jìn)展加熱枯燥后直接測量其水分的含量。這種檢測方法是一種基準(zhǔn)法，測量時(shí)不會(huì)改變樣品的性質(zhì)，但它是一種間歇式的測量方法，一般需要較長的測量周期，根據(jù)所使用的方法不同，測量時(shí)間大約需要十幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)不等，不能實(shí)現(xiàn)對糧食水分含量的連續(xù)測量。間接法是通過測量與水分含量變化相關(guān)的物理量從而得到糧食的水分含量，因此容易實(shí)現(xiàn)水分的在線測量。間接法包括化學(xué)法

3、、電導(dǎo)法、電容法、中子法、微波法、光學(xué)法等5。其中，電容法具有構(gòu)造簡單、分辨率高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快以及價(jià)格廉價(jià)等特點(diǎn)，但其受外界影響的因素較多，數(shù)據(jù)處理也相對復(fù)雜。2 電容式糧食水分傳感器及原理電容式糧食水分傳感器是根據(jù)電容法為根底設(shè)計(jì)的，其原理是：在常溫下，枯燥糧食的介電常數(shù)為24，而水的介電常數(shù)約為80。糧食干質(zhì)的介電常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水的介電常數(shù)。當(dāng)電容式水分傳感器以糧食作為極間介質(zhì)時(shí)，糧食含水率的變化必將引起其介電常數(shù)的相對變化，在電容器極板面積和極板間距不變的條件下，可以通過測量此電容器的電容值變化來測定糧食的相對介電常數(shù)值，由此得出被測糧食的含水率6。目前，常見的電容式糧食水分傳感器的極板構(gòu)造

4、主要有2 種型式：圓筒型和平行極板型7。2.1 圓筒式電容傳感器圓筒式電容傳感器一般是把傳感器的電容極板制作成同心軸圓柱形，即類似量筒或量杯的形狀，2塊圓形極板的中空局部是糧食的采樣區(qū)域。圓筒式電容傳感器的極板構(gòu)造如圖1所示。圖中圓筒式電容傳感器畢業(yè)提供代寫論文的效勞lunwen.1kejian.的高為L，內(nèi)極板為半徑為r，外極板半徑為R，當(dāng)LR-r時(shí)，可忽略圓柱的邊緣效應(yīng)。當(dāng)2極板分別帶有電荷+q和-q時(shí)，電荷均勻的分布在兩極板的外表上，那么圓柱每單位長度的所帶電荷量絕對值為lambda;lambda;=q/L。由于電容傳感器兩極板具有軸對稱性，那么兩極板間離圓柱軸線間隔 為s處的電場強(qiáng)度E

5、為：其中，為真空介電常數(shù)。兩極板間的電勢差Delta;U為：那么圓筒式傳感器的電容為：當(dāng)電容傳感器兩極間放入介電常數(shù)為的被測樣品時(shí)，其相對介電常數(shù)為：極板電容值那么變?yōu)椋河缮鲜娇梢钥闯?，?dāng)糧食內(nèi)部的含水量變化時(shí)，其相對介電常數(shù)也會(huì)相應(yīng)改變，從而導(dǎo)致電容傳感器的輸出電容值發(fā)生變化。因此，可以通過測量電容傳感器的電容值來得出被測糧食的含水率。這就是圓筒式電容傳感器測量糧食含水率的工作原理。圓筒式電容傳感器在使用時(shí)一般需要垂直接入或嵌入到枯燥機(jī)的糧食流道中8，其占用了較大的高度空間，不適用于低矮體積小的枯燥機(jī)。此外，圓筒式電容傳感器內(nèi)部的連續(xù)啟閉采樣裝置常有堵塞或機(jī)械故障等問題的發(fā)生，需要工作人員停

6、機(jī)給予維修。2.2 平行極板式電容傳感器平行極板式電容傳感器是由2塊相對的平行極板構(gòu)成的，2塊平行極板中間的局部是糧食的采樣區(qū)域。平行極板式電容傳感器的構(gòu)造如圖2所示。其極板的電容計(jì)算公式為：式中，為真空介電常數(shù)，為被測物料的相對介電常數(shù)，A為電容極板的面積，D為兩極板間的間隔 。當(dāng)2塊電容極板間充滿被測糧食時(shí)，其內(nèi)部空間可以抽象成是由糧食的干質(zhì)、糧食中的水分和糧食顆?？紫吨械目諝?者所組成的。設(shè)3者的介電常數(shù)分別為、。那么此時(shí)電容傳感器的電容值C為9：式中，e為兩極間糧食的孔隙比，為糧食干質(zhì)的容重，M為被測糧食的含水率。上式給出了電容傳感器電容值與其影響因素之間的關(guān)系，只要確定了相關(guān)的影響因

7、素，就可以用所測極板電容值來反響被測糧食的水分含量。將平行極板式電容傳感器應(yīng)用在糧食枯燥裝置上進(jìn)展在線測量糧食水分時(shí)，需要糧食從極板間流過，這樣會(huì)導(dǎo)致安裝非常困難。且為了進(jìn)步傳感器的靈敏度，通常需要加大極板相對面積來實(shí)現(xiàn)傳感器的初始電容值的增加，因此，在用于對傳感器體積有特殊要求的場合時(shí)那么受到了一定的限制。假如用減小傳感器極板間距的方法來保證靈敏度，那么傳感器的量程又會(huì)受到直接限制10。3 電容檢測技術(shù)的開展趨勢目前，根據(jù)不同的水分檢測技術(shù)而消費(fèi)出來的水分儀種類有很多，它們按市場的不同需求被應(yīng)用在各種場合中。電容檢測技術(shù)作為眾多檢測方法之一，以其諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。研究人員也針對電容式傳感器的影響因素提出了很多畢業(yè)提供代寫論文的效勞lunwen.1kejian.解決方法。例如，將平行極板式電容傳感器的2塊極板置于同一平面上，成為了平板式電容傳感器，減小了安裝難度。給電容器加裝排糧輪來減小被測糧食緊實(shí)度變化對測量結(jié)果造成的影響等。但電容式水分傳感器領(lǐng)域仍有很大的研究空間。進(jìn)步檢測精度和在線檢測的穩(wěn)定性等難題，還需要研究人員深化探究加以解決。 畢業(yè)參考文獻(xiàn)1 林國棟.糧食水分在線檢測控制系統(tǒng)的研究D.遼寧：沈陽工業(yè)大學(xué)，2022.2 單成祥.傳感