基于容重的玉米水分在线检测装置的研制

【摘要】本文是国家粮食局公益性行业科研专项“粮食干燥控速模型及智能系统的研究”（编号：20133001）和公益性行业（农业）科研专项“适用于不同区域农户小型贮粮设施研究与示范推广”（编号：201003077）的部分内容。粮食的收购、安全储藏问题一直是关系国计民生的大事。在粮食收购、储藏的过程中，容重和水分是两个重要的检测指标。目前的容重检测仪器为人工操作，费工费时，不能实时检测干燥过程中粮食的容重。另外，通过干燥设备降低粮食中的水分含量是粮食安全储藏的重要步骤。目前的粮食水分在线检测装置精度低，实时性差，不能很好地实时检测干燥过程中粮食的水分。针对这两个问题，本文将玉米容重与水分之间的关系应用于水分检测，开发一套基于容重的玉米水分在线检测装置。本文的主要研究工作如下：1、研究了玉米水分与容重之间的关系，从而论证基于容重的玉米水分在线检测装置的可行性。通过研究在干燥热风温度30℃、40℃、50℃、60℃下，风速为0.7m/s，1.1m/s，1.3m/s时，对玉米进行烘干试验。结果表明，风温对玉米水分与容重的关系有显著性影响，但风速对其关系影响不显著；利用Matlab进行曲线拟合，得了玉米容重关于水分与干燥温度的回归方程，验证了模型的合理性。并通过计算得到玉米水分预测模型，模型的相关系数R2=0.9871。2、研制开发了一套基于容重的玉米水分在线检测装置，并制造了一台可同时测量容重和水分的实验样机。并将其与改进前的样机进行对比，改进后装置的稳定性和适用性得到了显著的提高。该装置可同时检测干燥过程中玉米的容重与水分，判定玉米等级，它包括排粮机构和自动称重机构。该机构机械结构简单、操作控制方便，可连续运转。3、以STC89C52RC单片机为核心开发了一套硬件电路。主要包括电源模块电路、单片机模块电路、称重传感器数据采集电路和串口通信电路。采用ICL7650及AD620芯片对称重传感器信号进行了放大，并通过TC9400芯片进行了模数转换，实现重量的采集。4、利用LabVIEW软件平台开发了一套基于VISA串口通信的系统工作软件。包括容重计算子程序、含水率计算子程序和数据显示与存储子程序，实现了实时检测干燥过程中玉米的容重、等级及水分，并可实时显示及存储；采用KeilC51编写了单片机与LabVIEW串口通信程序，实现单片机与LabVIEW之间的数据传输。5、在完成任务了系统硬件设计、控制电路调试、软件设计的基础上，对水分在线检测装置进行了实际应用性能的测试。结果表明，本系统实现了在玉米干燥过程中实时自动测量容重及水分，操作简便，稳定性好。容重检测误差在±3g以内，可以用于容重的测定；通过水分预测模型得到的水分的绝对误差最大2.5%，最小误差为0.1%。在检测精度要求较低时，该装置可作为干燥机出口处水分在线检测装置。
【作者】李洪莉；
【导师】王昕；吴文福；
【作者基本信息】吉林大学，食品科学与工程，2014，硕士
【关键词】玉米；容重；水分；在线检测；LabVIEW；

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