【摘 要】
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玉米的含水率是评价玉米质量的最重要指标之一,在玉米的种植、收获、交易、运输、存储等环节中均扮演十分重要的角色.目前,市面上各式各样的玉米含水率测量仪,其测量原理和测量方式多种多样,主要分为直接法和间接法两类,电测法作为间接法测量的一种,由于测量响应速度快、操作简单等优点,近几年电测法的发展较快,就电测法而言,目前大多数玉米含水率测量都是对脱粒后的玉米籽粒的体积式测量,对于玉米脱粒之前的田间在体玉米
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玉米的含水率是评价玉米质量的最重要指标之一,在玉米的种植、收获、交易、运输、存储等环节中均扮演十分重要的角色.目前,市面上各式各样的玉米含水率测量仪,其测量原理和测量方式多种多样,主要分为直接法和间接法两类,电测法作为间接法测量的一种,由于测量响应速度快、操作简单等优点,近几年电测法的发展较快,就电测法而言,目前大多数玉米含水率测量都是对脱粒后的玉米籽粒的体积式测量,对于玉米脱粒之前的田间在体玉米籽粒含水率的测量相对较少,且普遍存在测量精度低、重复性差和响应速度慢的问题,针对这些问题,本课题研究了测量田间在体玉米籽粒含水率的测量方法,主要完成了以下内容:
(1)通过对玉米籽粒外部形态分析并测量,设计了双针式探针,该探针能够刺入玉米籽粒内部,并借助相关电路完成玉米籽粒电阻值的测量.
(2)分析了电阻法测量含水率的原理和影响玉米籽粒电阻测量的因素,利用MATLAB多元回归分析建立了玉米籽粒的含水率测量模型.
(3)以STC12C5A60S2为主控芯片,AD5933为阻抗测量芯片,DS18B20作为温度传感器,将玉米籽粒含水率测量模型写入单片机程序,设计了手持式田间在体玉米籽粒含水率快速测量仪.
对试验研究结果分析,得出玉米籽粒的含水率与电阻值和环境温度之间具有显著的相关关系,随着电阻的增大玉米籽粒的含水率逐渐下降,且二者为非线性关系;环境温度对玉米籽粒的电阻测量有显著的影响,在相同的玉米籽粒含水率下,温度越低玉米籽粒的电阻越大,利用多元回归分析建立含水率与电阻、温度的测量模型,模型的决定系数R2=0.9207.本课题设计的玉米籽粒水分测量仪能够对含水率在35.57%~78.76%范围内的玉米籽粒进行测量,当玉米籽粒的含水率在44%~65%范围内时,测量的平均相对误差不大于±1.5%,基本满足实际测量的需要,表明利用玉米籽粒的电阻和环境温度预测玉米籽粒的含水率时可行的.
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