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基于微波的粮食水分检测系统设计

作者:时间:2010-06-17来源:网络收藏
微波传感器模拟信号处理决定了整个系统的检测范围和检测精度。图4为传感器信号处理电路。微控制器采用Microchip公司的PICl-8F6527。该处理器采用纳瓦技术,功耗低,抗干扰能力强,外围接口丰富,如CCP模块(PWM)、MSSP模块(SPI,I2C)、EUSART模块、A/D转换模块等,可满足系统应用需求。4种晶振模式,最高可达40 MHz。内部具有看门狗电路,可在线串行编程(in-circuit serial programming,ICSP)。A/D转换器采用AD7806,16位采样,其参考电压源3 V由AD780提供,A/D采样分辨率为45.8μV/bit,使系统具有较高的检测精度。AD7806具有采样自校正功能,保证了采样的准确性,通过SPI总线与微控制器进行数据通讯。上电初始化完成后,AD7806通过引脚由高变为低向微控制器提供中断信号,通知微控制一个新的A/D转换数据已经准备好,可以进行读取操作。信号处理电路的放大倍数可在线调节,通过PICl8F6527控制数字电位器AD5227来完成,两者之间通过3根数据线连接,提高了系统的检测范围。整个系统采用5 V工作电压,低功耗设计,与外部设备的接口进行光电隔离,降低外部十扰,提高系统工作可靠性。
2.3 软件设计
粮食检测系统软件由数据采集、水分值标定、水分值推算、系统灵敏度调节及显示模块组成。系统灵敏度调节模块可根据采样数据进行模拟信号放大倍数的调整,提高系统鲁棒性。图5为实时微波水分检测软件界面。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/195396.htm


图6为软件设计流程。检测系统在初次安装或检测的物料品种变换时,需要进行系统水分标定和参数的设置,一般需要标定2或2个以上数据点,根据标定值进行数据拟合处理。系统初始化完成后,数据采集模块每采集一小段微波信号,对这段数据进行平滑处理。采用冒泡法先进行排序,选用中间的数据加权平均,并对采样数据进行温度补偿。水分值推算模块根据事先的标定值和平滑预处理后的结果,通过线性匹配算法推算出粮食水分含量值并实时显示。

3 结果与分析
1)实验材料 实验样品为8种不同水分的小麦(水分范围8%~20%)各40kg。标准烘干法需要的材料有电热恒温烘箱、精度为0.001 g的电子天平、电动粉碎机、铝盒等。
2)方法 用基于微波的粮食水分检测系统在试验平台上对小麦进行测量,测得小麦水分值。同时取一定样品,用标准烘干法获得小麦的标准水分值。将系统测量值与烘干法获得的标准值进行比较、分析。实验数据见表l。


经实验检测该粮食水分检测系统检测含水量范围为8%~20%,测量精度为O.5%。现场大量实验检测表明,该系统完全可以满足粮食水分含量检测的需求。

4 结论
基于微波的粮食水分检测系统可以连续、准确地对粮食水分含量进行检测,为粮食的收购、运输和储藏提供了强有力的技术保障。相对于传统的电容、电阻等粮食水分检测方法,微波检测速度快、精度高、稳定性好,解决了目前在国内粮食收购时,检测时间长、测定结果极不可靠、不能实现在线检测等问题。大量室内外实验表明,该系统可以满足在粮食收购、储藏、加工等过程中水分含量的检测需要,具有广阔的应用前景和经济效益。


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