在工农业生产中有大量粉粒物料需要通过螺旋不连续定量加料的方式实现定量配料和定量包装。螺旋不连续加料属于气/固两相流体系,与传统单相流体相比,固相流体在管道中发生着不可预测的变化,大大增加了参数测量的难度,其中颗粒填充率是颗粒流动中常测量的参数之一。尤其在螺旋不连续定量加料过程中,颗粒填充率是衡量螺旋不连续加料效果的重要指标,颗粒填充率的获取对提高工农业中生产定量配料和包装的质量和效率等均有重要意义。本文结合实际螺旋加料装置结构,采用基于电容法测量技术的颗粒填充率检测方法,开展螺旋不连续加料管体内出料端颗粒填充率检测方法及应用试验研究。具体工作如下:首先,综合分析国内外关于颗粒填充率检测的方法,结合课题要求,选择电容法测量技术测量颗粒填充率;理论分析其检测原理,建立数学模型,在已有螺旋加料机输送管道结构基础上设计传感器结构模型;探讨分析主要因素包括螺旋电极张角、屏蔽罩、径向电极及待检测区域周围物料填充情况对填充率检测性能的影响。其次,基于有限元仿真软件COMSOL Multiphysics 4.3a,确定传感器输出性能仿真内容及步骤,对传感器二维有限元仿真建模,并设置仿真参数,仿真探讨了屏蔽罩、径向电极以及传感器的不同结构参数大小对传感器输出性能的影响,通过分析对比得到较优传感器结构参数,为制作实际传感器提供了理论依据。然后,根据仿真分析结果,结合实际情况,制作了填充率检测传感器。采用MSP430F149单片机和MS3110电容转换芯片,设计了检测系统硬件及主要软件,在IAR集成软件开发环境下进行了检测系统软硬件联合调试,实现了微弱电容的测量。最后,以直径1 mm的西米作为填充物料,开展填充率传感器输出性能试验、标定试验和颗粒填充率测量性能试验。试验结果表明,颗粒填充率检测的实际值与理论值之间的相对误差在-6.28%~5.66%之间。