浮地式粮食水分在线检测装置设计与试验.PDFVIP

２０１４年 １０月 农 业 机 械 学 报 第 ４５卷 第 １０期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１４．１０．０３２ 浮地式粮食水分在线检测装置设计与试验 麦智炜　李长友　徐凤英　方壮东 （华南农业大学工程学院，广州 ５１０６４２） 摘要：基于非接触式平行极板浮地电容测量原理，设计了一种适用于恶劣环境的电容式粮食水分检测装置，结合静 态批次测量法，以提高测量的重复精度；设计了定位充料器，消除了因堆积方式不同引起空隙率变化对测量造成的 误差。采用无线通信技术，实现传感器与计算机客户端的实时数据传输，克服了干燥现场恶劣工况对数据信号传 输的影响，适用于干燥机干燥过程中的粮食水分在线实时检测。在连续式干燥机上，在线检测玉米的试验结果显 示，温度在 １５～５０℃，相对湿度在 ８０％ ～１００％，玉米含水率范围在 １４％ ～２１％动态变化的条件下，在线检测结果 与国标规定的烘箱法测量相比，最大偏差小于 ±０４％。采用定位充料，批次稳态测量，无线通讯保证了在线检测 的精度和可靠性，为实现粮食干燥过程自适应控制提供了含水率在线检测技术手段。 关键词：粮食　水分　在线检测　设计　试验 中图分类号：Ｓ２３７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１４）１００２０７０７ 动、含杂率变动都给检测精度及可靠性造成很大困 　　引言 难。针对电容方式在线测量特定的技术问题，如建 我国在粮食干燥模型解析理论及控制技术领域 立定流量条件下传感器震荡频率［１３］，探索介电损耗 的研究，揭示了粮食水分结合能及干燥系统热能结 因数［２１－２２］，改进极板结构［２３－２８］，检测与控制进行了 构［１－３］，指明了利用客观干燥势实现高效节能的技 系统的研究［２９－３１］，至今作为可靠技术产品在线应用 术途径［４－６］，开发了粮食干燥自适应控制系统［７－８］， 的范例极缺，检测精度及可靠性受粮食流态波动影 但可靠的水分在线检测仍是实现技术应用的难点之 响极大。为此，本文设计一种非接触平行极板浮地 一。水分含量关系到粮食的物理与化学性质，是评 电容式粮食水分在线测量装置，采用定位充料，批次 价产品质量的一个重要指标，也是实现干燥过程调 稳态测量，无线通讯确保在线检测精度及仪器检测 控，节能降耗工艺设计必不可少的关键参数之一，但 的可靠性，并进行生产应用试验验证。 目前仍然缺少准确度高、稳定性好的在线水分检测 １　系统硬件构成 装置和技术。围绕微波法、红外法、电学法、压力法 等开发在线检测仪已进行大量的尝试［９－１２］。微波、 粮食电容式水分在线检测系统构成如图 １所 红外和电容法共同的缺点是受粮食的形状、厚度、密 示。 度以及粒体内部的水分分布影响较大［１３－１８］，在高粉 尘环境及谷物水分波动较大时的检测精度较低，中 子法测量的最大的问题是氢的散射特性不稳，中子 计数比与谷物容积含水率关系的变化规律因粮食的 ［１９］ 品种而异 ，不同时期、不同品种的粮食也不相同。 采用中子法测量粮食含水率时必须对每一批物料作 图１　系统构成 相应的预处理工作，技术尚不成熟。基于电阻法开 Ｆｉｇ．１　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｓｙｓｔｅｍ 发了高精度的粮食含水率单粒在线检测仪［２０］，但可 　 定位充料器安装在干燥机出粮口附近，出粮口 靠的在线采样问题困扰着技术的应用。粮食干燥系 的一部分粮食会落入并填满定位充料器，定位充料 统存在诸多不确定因素，高温、高湿、高粉尘、流