發(fā)布時間：2020-04-10 03:23

【摘要】：顆粒飼料是飼料產(chǎn)品的主要物理形態(tài),具有營養(yǎng)全面、穩(wěn)定性好的特點。水分含量是顆粒飼料品質(zhì)的基本指標,直接影響飼料產(chǎn)品的質(zhì)量及其貯藏性能。水分含量的檢測是顆粒飼料生產(chǎn)過程中重要的技術手段之一。目前,水分含量的測定通常采用常壓恒溫干燥法,該方法雖然結果穩(wěn)定、精度高,但測定周期較長,無法滿足快速無損檢測的技術要求。所以,研究顆粒飼料水分快速檢測方法,開發(fā)一種顆粒飼料水分快速無損檢測儀,對于豐富飼料水分檢測方法,提高檢測水平具有重要的意義。本文以豬顆粒飼料為研究對象,利用同心軸式圓筒電容器和LCR電橋儀,開展了顆粒飼料介電特性的試驗研究,設計了基于介電特性的顆粒飼料水分快速檢測儀。利用自主設計的顆粒飼料水分快速檢測儀,通過試驗測定,建立了顆粒飼料水分含量預測模型,實現(xiàn)了顆粒飼料水分含量的快速檢測。主要研究內(nèi)容和結論包括:(1)開展了顆粒飼料介電特性試驗研究。以豬顆粒飼料為研究對象,測定了不同測量頻率(1 kHz~200 kHz)、溫度(10℃~30℃)、水分含量(9%~18%)、容積密度(461 kg/m~3~657 kg/m~3)條件下顆粒飼料的相對介電常數(shù),分析了測量頻率、溫度、水分含量和容積密度對顆粒飼料相對介電常數(shù)的影響規(guī)律。試驗結果表明,在無壓實狀態(tài)和一定的溫度、水分含量下,顆粒飼料的相對介電常數(shù)隨著測量頻率的增大而減小;在無壓實狀態(tài)和一定的測量頻率下,顆粒飼料的相對介電常數(shù)隨著溫度和水分含量的增大而增大;在一定的測量頻率和溫度下,隨著容積密度的增加顆粒飼料的相對介電常數(shù)會出現(xiàn)增大的趨勢。(2)設計了以STM32F103ZET6單片機為核心的水分檢測儀硬件系統(tǒng)。主要包含了電容檢測模塊、溫度檢測模塊、質(zhì)量檢測模塊、人機交互模塊、串口通訊模塊、單片機控制模塊。實現(xiàn)了顆粒飼料樣品的電容、溫度及容積密度的檢測,檢測結果顯示在顯示屏上。在完成各個模塊設計的基礎上,設計和制作了水分檢測儀的電路板。最后,設計了保護電路板的保護殼,并將顯示屏、稱重傳感器等與保護殼安裝在一起,完成水分檢測儀的硬件設計。(3)編寫了水分檢測儀的軟件系統(tǒng)。利用C語言,采用模塊化的編程思想,編寫了水分檢測儀的軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)主要包含電容采集子程序、質(zhì)量采集子程序、溫度采集子程序、OLED顯示子程序、水分含量計算子程序、按鍵識別子程序。通過對各功能模塊的性能檢測與驗證。結果表明:電容檢測模塊的精度為±0.7 pF,溫度檢測模塊的精度為±0.2°C,質(zhì)量檢測模塊的精度為±7 g。(4)建立了顆粒飼料水分含量預測模型。以自主設計的顆粒飼料水分檢測儀為測量工具,研究顆粒飼料相對介電常數(shù)與容積密度、溫度、水分含量之間的關系,進行多元回歸分析,建立顆粒飼料水分含量預測模型。結果表明,容積密度、溫度、水分含量對顆粒飼料的相對介電常數(shù)有極顯著的影響;建立的水分含量預測模型的決定系數(shù)R~2為0.9939,標準差SE為0.12。(5)顆粒飼料水分檢測儀測量精度實證。采用自主設計的顆粒飼料水分檢測儀,利用所建立的顆粒飼料水分含量預測模型,預測了樣品的水分含量。結果表明:水分含量在9%~18%,溫度在10°C~30°C,容積密度在577.1 kg/m~3~633.3 kg/m~3的范圍內(nèi),所設計的水分測定儀測定結果與烘干法測定結果之間的絕對測量誤差值在±0.6%以內(nèi),水分含量檢測響應時間小于5 s,具有較強實用價值。
【圖文】：

基于介電特性的顆粒飼料水分檢測儀設計表 2-1 試驗所需儀器信息及性能參數(shù)Table2-1 Instrument information and performance parameters required for the test儀器名稱 規(guī)格型號 生產(chǎn)廠家 性能參數(shù)LCR 數(shù)字電橋儀 HPS2816A 常州市海爾帕公司 0.05 kHz~200 kHz電熱鼓風干燥箱 DHG-9240A 武漢市環(huán)試檢測設備有限公司 10 °C~200 °C數(shù)字溫度計 DM6801A 深圳市勝利電子科技有限公司 0.1 °C冰箱 BCD-198K 青島市海爾有限公司 -18 °C~5 °C微量分析天平 AUY220 日本島津?qū)嶒炂鞑挠邢薰?0.0001 g電子天平 BT457A10 深圳市博途電子科技有限公司 0.1 g2.2 測量方法（1）介電參數(shù)測定方法介電參數(shù)測量系統(tǒng)主要由 HPS2816A 型精密 LCR 數(shù)字電橋儀(常州海爾帕公)、同心軸圓筒式電容器（自制）、計算機及測試軟件等組成，如圖 2-1 所示。

0 rε ε sc=d電容值，pF； 0為真空介電常數(shù)，，8.85介電常數(shù)；s 為極板的有效面積，mm2；出，當確定參數(shù) s 和 d，那么的 變化證容納的顆粒飼料足夠以檢測顆粒飼料為了減小電容器的邊緣效應，極板的有極板的長度為 100 mm，寬為 80 mm。的極板都有利于進一步減弱邊緣效應（電性能良好的紫銅，板厚 1 mm。兩個，并貼在由亞克力板制成的料筒外壁組料筒具有盛放顆粒飼料樣品和防止帶有
【學位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S817

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本文編號：2621680