【摘 要】
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苹果作为我国的最重要的果业产品之一,在人们生活中占有越来越重要的地位。随着人们对苹果品质要求的不断提高以及增大出口的需要,苹果品质的无损检测需求也日益增强。苹果属于电解质的一种,苹果品质的变化可以通过介电特征得到明显反映。本文以苹果内部品质介电参数为研究对象,结合目前已经成熟的理论,基于前期对介电特征和苹果内部品质等方面的相关性研究,设计基于介电特征的苹果内部品质无损检测原型机,实现对苹果介电参数
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苹果作为我国的最重要的果业产品之一,在人们生活中占有越来越重要的地位。随着人们对苹果品质要求的不断提高以及增大出口的需要,苹果品质的无损检测需求也日益增强。苹果属于电解质的一种,苹果品质的变化可以通过介电特征得到明显反映。本文以苹果内部品质介电参数为研究对象,结合目前已经成熟的理论,基于前期对介电特征和苹果内部品质等方面的相关性研究,设计基于介电特征的苹果内部品质无损检测原型机,实现对苹果介电参数的快速、准确、便携检测,为苹果品质分级提供数据。本文的主要工作总结如下:(1)根据前期利用LCR测量仪对苹果介电参数在多个频率点下的测量结果,初步总结出苹果介电参数的范围和随频率增加的变化规律,为本研究提供数据参考。分析介电检测的基本原理和系统功能需求,选择串联式测量电路,提出原型机系统的总体设计方案。针对电路中可能存在的噪声和误差进行分析,提出解决措施。(2)硬件电路是实现苹果介电测量的基础,按照功能划分,下位机硬件电路包括信号发生器模块、程控放大电路模块、鉴相模块、电压有效值检测模块、模数转换模块和人机交互模块,各模块协同工作,设计串口有线传输和蓝牙无线传输两种方式将采集到的数据发送给上位机PC端软件。合理设计下位机端PCB布局布线,能够有效减小干扰。(3)以硬件电路为基础实现系统软件设计,利用C语言对下位机端单片机程序进行编写,包括系统主程序、DDS信号发生程序、A/D转换程序和蓝牙数据传输程序流程等,利用Python语言对上位机PC端软件进行开发,下位机将测量的苹果介电参数发送至上位机进行显示,在上位机PC端利用Excel文本和My SQL数据库两种方式对数据存储。(4)利用高精度信号发生器、示波器和LCR测量仪等设备,对原型机电路各模块精度进行了测试,并使用原型机和LCR对苹果主要介电参数测量进行了对比试验与误差分析,结果表明该原型机实现了在低、中、高频段对苹果介电参数测量,整体测量准确率在95%以上。
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