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水分检测在谷物收获、烘干、贮藏和贸易等一系列过程中的有着重要的意义。水分检测方法多种多样,市场上用于谷物水分检测的仪器也各式各样,但仍是国外产品市场占有率较高。各类检测方法中,电容法因其动态响应快、结构简单被广泛采用,但其测量精度受品种、容积密度、温度、湿度等诸多因素的影响。而花生籽粒作为大颗粒谷物,其检测结果重复率更差。本课题针对影响花生籽粒水分检测过程中的相关因素展开了试验研究。课题的主要研究内容为:(1)分析了基于电容法的水分测量基本原理,采用将电容转换成频率的测量方法。设计了圆筒式电容传感器结构,采用STM32单片机作为主控芯片,设计电容、温度和质量检测电路,应用uC/OS-Ⅱ操作系统和emWin图形用户界面工具在TFT(Thin Film Transistor)液晶屏上采集并显示检测结果。检测结果可通过蓝牙模块以无线方式或通过CH340G模块以有线的方式发送到上位机保存。(2)对影响花生籽粒水分测量精度的因素进行了分析,采用差频检测方法,设计试验采集数据并处理分析,得出花生籽粒的输出频率与水分、温度和容积密度之间的关系。(3)运用多元回归分析方法对含水率、差频和温度建立数学模型,借助MATLAB软件对不同数学模型进行拟合分析,得到花生籽粒水分检测最佳数学模型。 通过试验研究,温度和输出频率对花生籽粒水分检测精度影响显著,建立了含水率与温度、输出频率的三元二次方程,通过对比线性模型、纯二次模型、交叉模型和完全二次模型拟合参数,得出完全二次模型能够准确描述三者关系,含水率预测结果与烘干法结果比较,误差在1%以内,因此该模型是可用的。 研究结果表明,基于电容法检测花生籽粒含水率是可行的,该研究为优化基于电容法电容水分检测仪的研制和进一步提高花生籽粒水分检测精度提供了参考。