原创《粮食水分微波检测技术和系统》：本论文可用于微波论文范文参考下载，微波相关论文写作参考研究。
【摘 要】粮食水分微波检测是迅速、精准、无损坏、非介入的测量方法,对环境的敏感性小,测量范围广,可联机数字化、可视化,性能稳定可靠.本文阐述了粮食水分微波检测系统的基本组成,对粮食水分检测方法进行技术分析,给出了粮食水分微波测量模型,微波根食水分检测技术能广泛应用于药材、卷烟、茶叶等物料含水量的检测,具有巨大的经济效益和广阔的应用前景.
【关键词】粮食水分 微波 检测
一、微波水分检测技术
微波的频率为300MHz～300GHz,是无线电波中波长最短的波段,穿透、反射和吸收是微波所具有的基本特性.微波水分检测技术就是研究微波和含水物料的特性作用,以及非电量和粮食介电常数之间存在的函数关系,根据检测微波信号参数的变化量,对粮食物料整体内部的水分含量进行推算.微波水分检测方法主要是透射法、反射法、腔体微扰法.
微波透射方法是基于微波场中粮食物料水分子的极化损耗和微波电场强度的衰减规律相互联系的特性,检测微波幅度、频率或相位参数所发生的变化,通过数学模型,推算粮食物料的水分含量.微波反射方法是利用被粮食物料反射的微波能量的大小,通过相关微波能量处理电路把反射信号转换成粮食含水量.腔体微扰法则是利用粮食物料介电特性和微波频率、传输系数之间的变化关系,演算出谐振腔内粮食物料的水分含量.
二、粮食水分微波测量模型
用于粮食水分测量的微波频率一般是9～10GHz,这个范围微波的穿透率比较弱,对粮食物料的大小形状不太敏感.微波水分测量是基于粮食对微波能量的作用关系,即粮食吸收、反射微波的程度或微波频率参数随粮食水分变化的规律.根据电磁能量关系,微波能量在粮食物料中的衰减量（dB）为
w等于8.68∝BMρ′kt+|τ|-|τ|e-2αBtcos2BT （1）
公式中∝B为水的衰减系数；M为相对水分含量；ρ′为密度因素；k为材质因素；B为含水物质的相数；|τ|为空气和被测物料之间反射系数的模；t为被测粮食物料厚度.当粮食物料厚度t取值较大时,通过计算可以得到微波检测粮食相对水分含量的测量模型：
由公式（2）可知,粮食水分含量和被测粮食物料的材质因素k、密度ρ′直接相关,不同的品种和成分将会影响测量结果.为了消除物料密度变化的影响,一般是先用机械方式对粮食进行恒压整理；然后通过开机标定的方式去对应不同粮食种类的测量；另一种方法是在线实时检测量计算粮食物料的流量,并通过数据处理程序加以修正,这样就能够现场消除不同粮食物料属性的影响.
研究表明9.5GHz的微波通过厚度为t密度为ρ′传播时,微波的衰减量为A,相位移为Φ.研究显示,相位移和衰减量两个参数大体上和粮食含水量呈现线性关系.而且当单位粮食厚度的衰减量和相位移除以粮食密度时,粮食相对水分含量M和这些参数变量照样是线性关系.通过公式（1）（2）关系模型,简化去除密度参数ρ′,就能够得到和密度参数无关的微波粮食水分含量測量模型：
M等于（dA-bΦ）/（αΦ-cA） （3）
三、微波粮食水分检测系统
本文在对各种水分检测技术进行对 析的基础上,研究设计微波粮食水分检测系统,粮食水分微波检测系统由微波发生器、隔离器、检波器、检测控制器等组成.
采取透射式测量方法布置微波传感器,微波发生器的工作频率是9.5GHz,隔离器对于反方向传送的微波衰减程度较大,对于正向传输的微波衰减较小或者几乎是没有衰减地通过,隔离器的作用是防止微波信号源受到反射波的干扰,目的就是让测量系统工作稳定.检波器的输入是微波信号,而输出是电信号.在实际测量中,通常采用水分标定、设置系统参数的方法对不同粮食品种的测量进行数据校正处理.
粮食水分微波检测系统受到环境温度、气压、取样位置等外界因素的影响,也存在零点漂移问题.研究结果显示,微波完全能够全量程检测粮食水分,但达到士0.5%测量准确度的检测范围是5%～35%.
粮食水分检测电路的核心部分是控制器,控制器是由模数转换器、放大滤波电路、微控制器、接口总线、液晶显示等电路组成.微波发生器发出信号,经整形、放大、滤波电路后转换为数字信号,系统的测量灵敏度的调整是由微控制器改变放大电路的放大系数,通过键盘人机对话可以进行控制器参数设置、水分标定等操作.
微波粮食水分检测系统的检测范围和检测精度主要决定于对微波传感器模拟信号的处理方法.微控制器采用 接口丰富、抗干扰能力强的低功耗处理器.为了防止外部电磁干扰,系统内部电路和外部设备之间进行光电隔离,提高系统工作的安全可靠性.
信号采集、灵敏度调节、标定推算、输出显示等模块组成粮食水分微波检测的软件系统.系统能够智能识别微波信号大小,进而调整信号的放大倍数,提高了系统的鲁棒性,实现自动调节系统灵敏度模块功能.
粮食水分微波检测系统开机后,首先要对检测系统进行参数设置和水分标定,其次系统进行数据采集、排序大小、加权平均、剔除意外数据等运算对采样信号进行平滑处理,根据起先系统设定参数以及当前环境温度,通过线性匹配综合算法推算粮食物料的水分含量并实时输出显示.
四、结语
粮食水分微波检测系统结构紧凑、性能可靠,可以迅速、精准、无损坏、非介入对粮食水分进行现场快速测定,可联机数字化、可视化,系统性能稳定可靠.微波具有良好的穿透特性,微波检测技术能够进行深度测量,可以在相对恶劣环境条件下实施检测,微波检测技术尤其适应在一些特殊工艺环境中进行在线水分测量,具有广阔的应用前景.
参考文献：
[1]吴伟民.粮食水分检测技术分析[J].科技创新和应用,2014,（26）.
[2]李兴宁.粮食水分微波检测方法的研究[J].科技资讯,2017,（17）
微波论文参考资料：
结论：粮食水分微波检测技术和系统为关于本文可作为微波方面的大学硕士与本科毕业论文微波治疗论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
