發(fā)布時(shí)間：2020-04-03 17:44

【摘要】：隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)微波光譜分辨性、透視性等研究的不斷深入,微波技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用價(jià)值越來(lái)越受到重視。農(nóng)產(chǎn)品的微波特征譜中包含著豐富物理信息和化學(xué)信息,這些信息為微波技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用中提供了科學(xué)依據(jù)。本文研制了微波二維無(wú)損檢測(cè)成像平臺(tái),以普通面粉為研究對(duì)象,對(duì)面粉特征譜分析和二維成像方法進(jìn)行了初步探索,獲得了相關(guān)面粉特征譜和成像方法。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)微波無(wú)損檢測(cè)原理驗(yàn)證。利用單反射式的自由空間法,以1.5cm、1.8cm和2.0cm厚度的面粉和1.5cm厚度的霉變面粉作為樣本,借助矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行了介電常數(shù)測(cè)試。在1.5cm、1.8cm和2.0cm厚度下面粉測(cè)量的介電常數(shù)分別為2.512、2.529和2.514,1.5cm厚度的霉變面粉介電常數(shù)為3.004。對(duì)厚度誤差進(jìn)行分析,其厚度誤差(35)?_r3.0%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:不同厚度的同一批次面粉的介電常數(shù)變化不大,相同厚度的面粉和霉變面粉的介電常數(shù)變化明顯。初步驗(yàn)證了微波無(wú)損檢測(cè)區(qū)分面粉和霉變面粉的可行性。(2)檢測(cè)平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)。從硬件電路設(shè)計(jì)、微波收發(fā)天線設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三個(gè)方面介紹了平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)。硬件電路設(shè)計(jì)以STM32單片機(jī)為控制核心,外圍模塊包含最小系統(tǒng)、通訊接口電路、鍵盤(pán)掃描電路和AD轉(zhuǎn)換電路四個(gè)主要部分,對(duì)各個(gè)模塊的作用、設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了介紹。設(shè)計(jì)的微波天線諧振頻率點(diǎn)為2.357GHz,在-10dB時(shí)的帶寬為2.337~2.377GHz,并給出了天線尺寸圖,選取微波收發(fā)天線右上方的輻射進(jìn)行測(cè)算,在-31dB時(shí)輻射效率為90%,其設(shè)計(jì)滿足微波天線定向輻射的要求�；谝淹瓿傻奈⒉ㄌ炀�對(duì)外圍的檢測(cè)電路進(jìn)行設(shè)計(jì),再通過(guò)滿足硬件電路和微波收發(fā)天線的安裝需求設(shè)計(jì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)。(3)檢測(cè)平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)。利用STM32單片機(jī)和虛擬儀器LabVIEW進(jìn)行了下位機(jī)程序和上位機(jī)程序的開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、圖像顯示、系統(tǒng)自動(dòng)控制和參數(shù)設(shè)置等功能。(4)系統(tǒng)進(jìn)行整機(jī)安裝調(diào)試和成像試驗(yàn)。首先對(duì)裝置的硬件和軟件分別進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試成功后進(jìn)行整機(jī)聯(lián)調(diào)。采用2.33GHz頻率的微波對(duì)空載、金屬板、面粉和滑石粉四組樣品進(jìn)行成像試驗(yàn),測(cè)試的四組待測(cè)樣品微波特征譜峰值分別介于940~960、90~110、880~900、860~880之間,特征譜和顏色之間能夠很好的進(jìn)行線性擬合,并能用不同的顏色進(jìn)行區(qū)分樣品。試驗(yàn)初步驗(yàn)證了成像平臺(tái)的可行性,并提出了平臺(tái)未來(lái)的改進(jìn)計(jì)劃。
【圖文】：

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文件總體設(shè)計(jì)包含硬件電路設(shè)計(jì)、微波收發(fā)天線設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在硬件時(shí)，同步推進(jìn)軟件程序設(shè)計(jì)，軟件程序設(shè)計(jì)包含二維運(yùn)動(dòng)控制、ADF4350 程序和串口通訊程序等下位機(jī)程序設(shè)計(jì)和 LabVIEW 上位機(jī)前面板圖像顯示界序設(shè)計(jì)。在進(jìn)行軟硬件程序聯(lián)調(diào)成功后，采用待測(cè)樣品進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)試驗(yàn)和驗(yàn)證無(wú)損檢測(cè)成像平臺(tái)的可行性。

反射系數(shù)和透射系數(shù),再利用這兩組參數(shù)進(jìn)） 單反射測(cè)量 （b）傳輸反射測(cè)noreflection measurement (b) Transmission refle圖 2.1 自由空間法的測(cè)量方式Fig. 2.1 Measurement Method of Free Space Metho驗(yàn)先采用單反射法并借助中國(guó)電子科技集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行待測(cè)樣品的介電參數(shù)測(cè)量。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TS210.7

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本文編號(hào)：2613507