电容式粮食水分检测技术的创新分析3100字

1、电容式粮食水分检测技术的创新分析3100字 中图分类号：TS211.41 文献标识码：A前言粮食是人类赖以生存的物质根底，其质量的好坏是关系到国计民生的大事1。在运输和储藏过程中，粮食的含水率是影响其质量的一个非常重要的指标。粮食中的水分按物理性质可分为游离水自由水和结合水结晶水。游离水是通过物理吸附作用凝聚在粮食颗粒内部的毛细管内和分子间隙中的水分；结合水是通过化学作用吸附在粮食细胞内或粮食分子构造中的水分。游离水具有普通水的一般性质，其对粮食的质量有着重要的影响，粮食的含水率就是指游离水占粮食重量的百分比2。粮食刚收获时一般内部都含有较高的水分，高含水率会促使粮食生命活动旺盛，容易造成粮食

2、发热、霉变、生虫和其他的生化反响。为了确保粮食的平安储藏，必须对收获后的粮食进展及时枯燥，将其含水率降至平安储藏标准3-4。因此，粮食水分检测技术在粮食枯燥过程中显得尤为重要。1 粮食水分的检测方法粮食水分的检测方法主要有直接法和间接法。直接法通过对粮食进展加热枯燥后直接测量其水分的含量。这种检测方法是一种基准法，测量时不会改变样品的性质，但它是一种间歇式的测量方法，一般需要较长的测量周期，根据所使用的方法不同，测量时间大约需要十几分钟到几个小时不等，不能实现对粮食水分含量的连续测量。间接法是通过测量与水分含量变化相关的物理量从而得到粮食的水分含量，因此容易实现水分的在线测量。间接法包括化学法

3、、电导法、电容法、中子法、微波法、光学法等5。其中，电容法具有构造简单、分辨率高、动态响应快以及价格廉价等特点，但其受外界影响的因素较多，数据处理也相对复杂。2 电容式粮食水分传感器及原理电容式粮食水分传感器是根据电容法为根底设计的，其原理是：在常温下，枯燥粮食的介电常数为24，而水的介电常数约为80。粮食干质的介电常数远远小于水的介电常数。当电容式水分传感器以粮食作为极间介质时，粮食含水率的变化必将引起其介电常数的相对变化，在电容器极板面积和极板间距不变的条件下，可以通过测量此电容器的电容值变化来测定粮食的相对介电常数值，由此得出被测粮食的含水率6。目前，常见的电容式粮食水分传感器的极板构造

4、主要有2 种型式：圆筒型和平行极板型7。2.1 圆筒式电容传感器圆筒式电容传感器一般是把传感器的电容极板制作成同心轴圆柱形，即类似量筒或量杯的形状，2块圆形极板的中空局部是粮食的采样区域。圆筒式电容传感器的极板构造如图1所示。图中圆筒式电容传感器毕业提供代写论文的效劳lunwen.1kejian.的高为L，内极板为半径为r，外极板半径为R，当LR-r时，可忽略圆柱的边缘效应。当2极板分别带有电荷+q和-q时，电荷均匀的分布在两极板的外表上，那么圆柱每单位长度的所带电荷量绝对值为lambda;lambda;=q/L。由于电容传感器两极板具有轴对称性，那么两极板间离圆柱轴线间隔 为s处的电场强度E

5、为：其中，为真空介电常数。两极板间的电势差Delta;U为：那么圆筒式传感器的电容为：当电容传感器两极间放入介电常数为的被测样品时，其相对介电常数为：极板电容值那么变为：由上式可以看出，当粮食内部的含水量变化时，其相对介电常数也会相应改变，从而导致电容传感器的输出电容值发生变化。因此，可以通过测量电容传感器的电容值来得出被测粮食的含水率。这就是圆筒式电容传感器测量粮食含水率的工作原理。圆筒式电容传感器在使用时一般需要垂直接入或嵌入到枯燥机的粮食流道中8，其占用了较大的高度空间，不适用于低矮体积小的枯燥机。此外，圆筒式电容传感器内部的连续启闭采样装置常有堵塞或机械故障等问题的发生，需要工作人员停

6、机给予维修。2.2 平行极板式电容传感器平行极板式电容传感器是由2块相对的平行极板构成的，2块平行极板中间的局部是粮食的采样区域。平行极板式电容传感器的构造如图2所示。其极板的电容计算公式为：式中，为真空介电常数，为被测物料的相对介电常数，A为电容极板的面积，D为两极板间的间隔 。当2块电容极板间充满被测粮食时，其内部空间可以抽象成是由粮食的干质、粮食中的水分和粮食颗粒孔隙中的空气3者所组成的。设3者的介电常数分别为、。那么此时电容传感器的电容值C为9：式中，e为两极间粮食的孔隙比，为粮食干质的容重，M为被测粮食的含水率。上式给出了电容传感器电容值与其影响因素之间的关系，只要确定了相关的影响因

7、素，就可以用所测极板电容值来反响被测粮食的水分含量。将平行极板式电容传感器应用在粮食枯燥装置上进展在线测量粮食水分时，需要粮食从极板间流过，这样会导致安装非常困难。且为了进步传感器的灵敏度，通常需要加大极板相对面积来实现传感器的初始电容值的增加，因此，在用于对传感器体积有特殊要求的场合时那么受到了一定的限制。假如用减小传感器极板间距的方法来保证灵敏度，那么传感器的量程又会受到直接限制10。3 电容检测技术的开展趋势目前，根据不同的水分检测技术而消费出来的水分仪种类有很多，它们按市场的不同需求被应用在各种场合中。电容检测技术作为众多检测方法之一，以其诸多优点被广泛应用。研究人员也针对电容式传感器的影响因素提出了很多毕业提供代写论文的效劳lunwen.1kejian.解决方法。例如，将平行极板式电容传感器的2块极板置于同一平面上，成为了平板式电容传感器，减小了安装难度。给电容器加装排粮轮来减小被测粮食紧实度变化对测量结果造成的影响等。但电容式水分传感器领域仍有很大的研究空间。进步检测精度和在线检测的稳定性等难题，还需要研究人员深化探究加以解决。 毕业参考文献1 林国栋.粮食水分在线检测控制系统的研究D.辽宁：沈阳工业大学，2022.2 单成祥.传感