谷物水分論文：基于電容法的谷物水分檢測系統(tǒng)研究與設(shè)計

谷物水分論文：基于電容法的谷物水分檢測系統(tǒng)研究與設(shè)計【中文摘要】谷物水分檢測是糧食行業(yè)必不可少的重要檢測環(huán)節(jié)。谷物水分含量影響著谷物的存儲、運輸、加工等各個方面。隨著智能傳感技術(shù)、計算機技術(shù)及數(shù)據(jù)處理技術(shù)的快速發(fā)展,谷物水分檢測已朝著智能化方向邁進,各種應(yīng)用于谷物水分檢測的便攜式水分儀和在線檢測設(shè)備相繼出現(xiàn)。然而谷物水分檢測的影響因素較多,尤其是目前在國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的電容法,其檢測精度受到谷物品種、谷物容積密度和環(huán)境溫濕度的綜合影響。本文以電容法谷物水分檢測原理為基礎(chǔ),通過對各影響因素的綜合分析,研究和設(shè)計了一種基于電容法的谷物水分檢測系統(tǒng)。具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)設(shè)計了電容法谷物水分檢測實驗并對采集數(shù)據(jù)進行了處理與分析,從谷物的介電特性、物理特性及環(huán)境溫濕度三個方面分析了電容法谷物水分檢測的影響因素,研究了三種谷物的介電特性及物理特性與含水率的關(guān)系,分析了溫濕度條件對谷物水分檢測的影響,確定了谷物的介電特性、容積密度和環(huán)境溫度是電容法谷物水分檢測的主要影響因素。(2)基于電容法檢測的影響因素,設(shè)計了基于多傳感器檢測及單片機與PC機結(jié)合的谷物水分檢測系統(tǒng)。分別采用圓筒式電容傳感器、電阻應(yīng)變片式稱重傳感器和智能溫度傳感器對谷物水分的影響因素參數(shù)進行檢測并設(shè)計了各檢測電路。系統(tǒng)采用單片機作為硬件核心實現(xiàn)了對各參數(shù)檢測過程的控制,并采用串口通信方式建立了單片機與PC機的連接。PC機采用VB語言及MSComm控件編寫程序?qū)崿F(xiàn)了從單片機接收數(shù)據(jù)并進行分析計算的過程。(3)采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)對谷物水分檢測數(shù)據(jù)進行了建模分析。分別采用二次多元回歸分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與參數(shù)估計融合算法完成了谷物水分檢測模型的建立。通過對比模型的擬合精度,確定了以BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與參數(shù)估計融合算法相結(jié)合的方法作為檢測系統(tǒng)的建模方法。(4)PC機采用VB語言與Matlab混合編程,設(shè)計了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的谷物水分檢測上位機系統(tǒng)。VB通過ActiveX技術(shù)實現(xiàn)了對Matlab神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能的調(diào)用,系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)了模型建立、水分檢測、文件管理及系統(tǒng)幫助四個功能界面。經(jīng)過軟硬件的調(diào)試與系統(tǒng)測試,所設(shè)計的谷物水分檢測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)的參數(shù)采集、通信、建模及分析計算等功能,達(dá)到了預(yù)期設(shè)計目標(biāo)?！居⑽恼縂rainmoisturedetectionisanimportantandessentiallinkinthefoodindustry.Grainmoisturecontentimpactsgrains’storing,transporting,andprocessingetc.Atthepresentstage,grainmoisturedetectionhasmovedintothedirectionofintelligencewiththerapiddevelopmentofintelligentsensortechnology,computertechnologyanddataprocessingtechnology.Variousportabledetectorsandonlinedetectingequipmentsforgrainmoisturedetectionhavebeendevelopedoneafteranother.However,grainmoisturedetectionhasmultipleinfluencingfactors,especiallythecapacitancemethod,whichismostwidelyappliedindomestic.Itsdetectionprecisionisinfluencedbygrainvarieties,volumedensityandcalculating,expecteddesigngoalsreached.【關(guān)鍵詞】谷物水分檢測系統(tǒng)串口通信VB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)【英文關(guān)鍵詞】grainmoisturedetectionsystemserialcommunicationVBneuralnetwork【目錄】基于電容法的谷物水分檢測系統(tǒng)研究與設(shè)計

摘要

5-6

ABSTRACT

6-7

第一章緒論

10-17

1.1研究背景和意義

10

1.2水分檢測方法綜述

10-13

1.2.1無損檢測方法

10-12

1.2.2有損檢測方法

12-13

1.3國內(nèi)外谷物水分檢測技術(shù)研究概況

13-15

1.3.1國外研究概況

13-14

1.3.2國內(nèi)研究概況

14-15

1.4本文的研究內(nèi)容和方法

15

1.5技術(shù)路線

15-17

第二章谷物水分檢測實驗與影響因素分析

17-25

2.1數(shù)據(jù)采集實驗方案

17-19

2.1.1實驗裝置及儀器

17

2.1.2實驗總體方案

17

2.1.3樣品制備與處理

17-19

2.2數(shù)據(jù)處理

19-20

2.2.1粗大誤差剔除

19-20

2.2.2有效數(shù)字與數(shù)值修約

20

2.3影響因素分析

20-24

2.3.1谷物的介電特性

20-22

2.3.2谷物的物理特性

22-23

2.3.3環(huán)境因素分析

23-24

2.4本章小結(jié)

24-25

第三章電容法谷物水分檢測系統(tǒng)設(shè)計

25-35

3.1水分檢測系統(tǒng)總體方案

25

3.2檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計

25-31

3.2.1檢測系統(tǒng)傳感器

25-28

3.2.2檢測系統(tǒng)元件及檢測電路

28-30

3.2.3檢測系統(tǒng)硬件實物

30-31

3.3檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計

31-34

3.3.1編程語言和開發(fā)環(huán)境選擇

31-32

3.3.2單片機系統(tǒng)軟件設(shè)計

32-33

3.3.3PC上位機軟件設(shè)計

33-34

3.4本章小結(jié)

34-35

第四章谷物水分檢測模型研究

35-48

4.1多元回歸分析法

35-38

4.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法

38-43

4.2.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法原理

38-39

4.2.2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

39-40

4.2.3谷物水分檢測神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析

40-43

4.3參數(shù)估計數(shù)據(jù)融合

43-47

4.3.1檢測數(shù)據(jù)的一致性檢驗

44-45

4.3.2檢測數(shù)據(jù)的融合算法

45-47

4.4本章小結(jié)

47-48

第五章基于混合編程的谷物水分檢測系統(tǒng)設(shè)計

48-58

5.1基于VB和Matlab的混合編程

48-49

5.2谷物水分檢測系統(tǒng)總體設(shè)計

49-51

5.2.1水分檢測系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)

49-50

5.2.2水分檢測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

50-51

5.3系統(tǒng)界面設(shè)計

51-57

5.3.1模型建立界面設(shè)計

52-53

5