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稻谷含水率精确检测技术及设备一直是我国粮食干燥、加工领域的一大难题。由于水分检测技术不过关,致使稻谷干燥控制理论和新技术应用远远落后于其它各业。能否可靠、精确地测量出稻谷的含水量是影响干燥、加工业发展的关键因素之一。稻谷水分检测涉及粮谷物性、检测技术及装置设计等学科知识。
本文在系统分析稻谷含水率微波测量方法、红外测量方法、电学测量方法和中子测量方法诸测量方案的基础上,论述了本实验室选定电阻法进行水分测量的可行性。论文针对电阻式水分检测技术装置,紧紧围绕稻谷的水分对其导电特性的影响规律展开理论和试验研究工作。在严格受人为控制的环境条件及装置条件下进行了广泛的物性检测基础试验研究。基于电阻测量技术及研究室开发出的多套水分测量装置,试验考察动态过程中的稻谷含水率值与其电阻值、测量间隙、环境温湿度以及测量装置的几何条件间的对应关系。测定了稻谷的电特性参数与其含水率间的对应关系并获得温度参数变化对测量结果的影响规律,找出稻谷在不同含水率水平下的延展挤压规律。
本文研究的主要内容归纳如下:
1从理论和试验两个方面对比分析现有的谷物水分在线测量的方法,确立并详细深入地论证电阻法检测方案及其在机械硬件设计、测量系统硬件等诸多方面需要解决的问题。
2基于本实验室研制的稻谷集中干燥设备,在详细叙述含水率在线检测系统组成及使用条件基础上,论述现有电阻测量装置的局限性及需要解决的主要问题。
3测定单粒稻谷的相关物性,包括三轴尺寸、硬度等,研究了稻粒在动态挤压过程中的延展和破碎特性,为精确检测中装置参数优化提供参考依据。
4自行搭建一套专用的试验装置,对稻谷的电阻值与其含水率之间的对应关系,以及环境温度变化对其变化规律进行深入细致的试验研究。研究其电阻特性的表示方法和测量属性的计算方法,给出温度补偿参考公式。
5分析现有的测量装置,讨论压辊传感器的结构参数对测量结果的影响机理,试验研究装置测量有效间隙的合理性,在自行搭建的试验装置上完成稻谷测量间隙与其测量含水率值间的对应关系的试验。
6论文讨论稻谷的比容积电阻在0.01~10000MΩ·cm这一极宽电阻域内的非线性测量,为进一步开发高精度的谷物含水率在线检测装置及检测仪器提供基础数据与科学的技术方案。