本文關鍵詞：基于微波無損檢測技術的城市生活垃圾分類研究

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【摘要】：城市生活垃圾分類收集處理是對傳統(tǒng)的收集及處理方法的革新,是一種有效處理城市生活垃圾的科學管理方法,不僅能夠回收利用垃圾資源,并且能夠減少城市生活垃圾產(chǎn)量。然而,現(xiàn)有的設計和發(fā)明通過一些特殊的機械結(jié)構(gòu)和物理方法只能將部分種類的城市生活垃圾分類,具有很強的針對性;在傳統(tǒng)的垃圾分類處理過程中,餐廚濕垃圾與干垃圾混合在一起分類增加了垃圾分類處理的難度,分類效果不佳,分類處理場所環(huán)境惡劣。本文以空間平面電磁波的反射與透射疊加原理為理論基礎,提出了基于微波無損檢測技術對城市生活垃圾分類的研究方法。先將用垃圾袋裝的餐廚濕垃圾和混合干垃圾進行干濕整袋地分類,再進一步對垃圾袋內(nèi)的混合干垃圾進行分類。整個流程達到了將城市生活垃圾按材質(zhì)分為餐廚、紙質(zhì)、金屬、塑料、玻璃、織物、木質(zhì)、磚瓦陶瓷等的目的。首先,提出了研究的總體方案:利用與空間波透射法相同形式的實驗裝置,同時檢測微波發(fā)射天線端和接收天線端的微波信號,使用衰減器將發(fā)射天線端微波功率降至所使用檢波器的檢測范圍內(nèi),應用檢波器將發(fā)射天線端和接收天線端微波信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?應用采集卡采集該電壓信號并進行了分析,最后應用KNN分類算法對垃圾袋裝的城市生活垃圾進行干濕分類,在此基礎之上進一步研究將干垃圾按照材質(zhì)分類情況。其次,應用CST電磁仿真軟件對城市生活垃圾幾種主要成分及空氣(無檢測樣本)按照空間波透射法進行仿真得到它們的S參數(shù),應用分解的雙變量變異基尼系數(shù)法對仿真結(jié)果進行差異度分析,差異度最大點即為最佳檢測頻率點,并將此頻率作為檢測裝置中天線的工作頻率設計了矩形微帶貼片天線。再次,使用LABVIEW圖形化編程語言開發(fā)上位機軟件,軟件具有的功能為:采集檢波器輸出的電壓信號;與ACCESS通信,以ACCESS作為數(shù)據(jù)庫保存采集到的電壓信號;使用MATLAB節(jié)點繪制發(fā)射天線端和接收天線端的電壓值誤差棒圖;KNN分類,給出分類結(jié)果。最后,搭建實驗平臺,收集相應的實驗樣本進行實驗。測得發(fā)射天線端和接收天線端檢測電壓的誤差棒圖與仿真結(jié)果相符合;用KNN分類器測試將城市生活垃圾干濕整袋地分類,達到了很好的分類效果;再進一步按照袋內(nèi)干垃圾的材質(zhì)分類,除橡塑、玻璃、木質(zhì)幾種成分垃圾傳輸特性相近分類效果不佳外,總體上能夠?qū)颖具M行準確分類。綜合在實驗室條件下得到的實驗結(jié)果,初步驗證了應用微波無損檢測技術對城市生活垃圾分類是可行的,并說明了此方法應用到實際中可能遇到的復雜情況,提出了相應的建議。
【關鍵詞】：微波無損檢測技術 空間平面電磁波 城市生活垃圾分類 微帶天線 KNN
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X799.3
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 城市生活垃圾分類方法研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 基于微波無損檢測技術的城市生活垃圾分類的優(yōu)點17
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容及安排17-20
• 2 城市生活垃圾分類的理論基礎20-28
• 2.1 微波的概念20-21
• 2.2 微波的基本特點21-22
• 2.3 微波的應用22-23
• 2.4 微波檢測的方法23-24
• 2.5 空間平面電磁波的反射與透射疊加原理24-26
• 2.6 本章小結(jié)26-28
• 3 城市生活垃圾分類研究系統(tǒng)的總體方案設計28-38
• 3.1 總體方案設計28-29
• 3.2 實驗裝置元件29-37
• 3.2.1 微波信號源29-31
• 3.2.2 微波檢波器31-34
• 3.2.3 衰減器34-35
• 3.2.4 采集卡35-36
• 3.2.5 天線36
• 3.2.6 電源36-37
• 3.2.7 上位機37
• 3.3 本章小結(jié)37-38
• 4 檢測頻率選擇和天線設計38-60
• 4.1 檢測頻率選擇38-47
• 4.1.1 CST介紹38
• 4.1.2 不同材質(zhì)城市生活垃圾電磁仿真38-44
• 4.1.3 根據(jù)基尼系數(shù)分解法確定檢測頻率44-47
• 4.2 矩形微帶天線的設計47-59
• 4.2.1 微帶天線的優(yōu)點及其發(fā)展與應用47-48
• 4.2.2 微帶貼片天線介紹48
• 4.2.3 微帶貼片天線的結(jié)構(gòu)和設計要求48-50
• 4.2.4 矩形微帶貼片天線的輻射原理50-52
• 4.2.5 矩形微帶貼片天線的設計52-55
• 4.2.6 天線的仿真55-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 5 城市生活垃圾分類研究系統(tǒng)的軟件開發(fā)60-68
• 5.1 軟件的功能目標60
• 5.2 軟件的模塊劃分60-61
• 5.3 軟件的具體實現(xiàn)61-67
• 5.3.1 主控界面61-62
• 5.3.2 主線程62-63
• 5.3.3 數(shù)據(jù)采集線程63
• 5.3.4 數(shù)據(jù)庫操作63-64
• 5.3.5 誤差棒圖繪制64-65
• 5.3.6 KNN分類65-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 6 實驗與分析68-76
• 6.1 試驗平臺68-69
• 6.2 實驗樣本69-70
• 6.3 實驗步驟70
• 6.4 實驗結(jié)果及分析70-74
• 6.4.1 天線實際效果測試70
• 6.4.2 檢測結(jié)果及分析70-73
• 6.4.3 分類實驗結(jié)果及分析73-74
• 6.5 本章小結(jié)74-76
• 7 總結(jié)與展望76-78
• 7.1 總結(jié)76-77
• 7.2 展望77-78
• 致謝78-80
• 參考文獻80-84
• 附錄84
• A. 作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文目錄84

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7 余潔;;關于中國城市生活垃圾分類的法律研究[J];環(huán)境科學與管理;2009年04期

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本文編號：776411