導語：水分檢驗論文：小議糧食水分檢驗的作用一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

本文作者：劉金梅王俊紅韋雪潔許振忠工作單位：北華航天工業學院

虛擬儀器LabVIEW

以軟件技術為主,添加少部分硬件實現數據的處理,分析,控制,顯示等功能。虛擬儀器系統的開發語言除了標準C,VisualC++,VisualBasic等通用程序開發語言外,還有其專用的虛擬儀器開發語言和軟件,如NI公司的LabVIEW,LabWindows/CVI。LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEng-ineeringWorkbench,實驗室虛擬儀器工程平臺)是一種基于程序開發的使用圖形化編輯語言產生框圖形式的應用程序內置功能強大的數據采集和儀器控制等的函數庫和開發工具。LabVIEW程序能模仿實際儀器的外觀和操作功能,并用于開發專有的應用程序。

傳感器部分設計

完全干燥的糧食介電常數一般為2~3,水的介電常數為80,電容檢測法就是因干燥糧食的介電常數遠小于水,可將被測糧食放入電容式傳感器兩極板間的介炙空間腔中,并且因為糧食含水率的不同,會使傳感器的相對介電常數發生變化,進而引起電容發生改變來測量糧食含水率的。根據電極結構的不同,電容式傳感器有平行板式、圓筒式等多種。由于圓筒電容受邊緣效應影響較小,并且具有較大的極板有效面積,因此系統采用圓筒形傳感器,其電容計算公式為:C=2PExLln(R/r)式中,L為電極的高度;r、R分別為圓筒內、外電極的半徑;Ex為介質的相對介電常數。將被測量糧食放入傳感器兩極板間的介質空間腔,由于糧食含水量的不同,從而使電容式傳感器的相對介電常數發生變化,即引起電容值變化,在設計中極板厚度要充分小,以削弱邊緣效應,還可以在極板外加裝金屬屏蔽罩,以減少外部寄生電壓的干擾。電容檢測電路采用脈沖寬度調制電路,該電路是利用傳感器電容的充放電原理,使電路輸出脈沖的占空比隨電容傳感器的電容變化而變化,再通過低通濾波器得到對應于被測量變化的直流信號,通過加載電阻轉換為標準的電壓信號送NI的數據采集卡。溫度傳感器AD590可直接輸出與熱力學溫度成比例的電流信號,在輸出端串聯一個電阻則轉換為電壓信號。除此之外,AD590還具有測溫不需要參考點、抗干擾能力強、互換性好等優點。用AD590測得實時溫度值T0,環境溫度為25?25e,AD590線性電流輸出靈敏度為1LA/K,則輸出電流在273.2LA~323.2LA之間變化。選取樣標準電阻為1k8,則冷端電壓在273.2mV~323.2mV之間,溫度每變化1e,輸出電壓變化1mV,放大器增益設置為15即可。選用美國PMI公司生產的電壓運算放大器OP-07。當溫度變化0.5e,AD590的輸出電流為0.5LA,V590=0.5mV,則OP-07的輸出電壓為7.5mV,大于采集卡的量化單位,所以滿足冷端溫度測量分辨率的要求。其次,根據AD590的測溫原理,確定測量溫度與傳感器端電阻輸出電壓的關系,從而可以得到規定溫度測量范圍下,傳感器端電阻輸出電壓的范圍,假設10-40mV,數據采集卡是(0-10V接口),則調理電路放大倍數(10V/40mV=250倍)。見圖1。

BP神經網絡

BP人工神經網絡由若干層神經元組成,除輸入層和輸出層外,還有一層或多層隱含層,網絡中同層節點間無任何連接,輸入與輸出間無反饋。BP網絡的算法屬于D算法,是一種有導師型的學習算法。它由兩部分組成:信息在正向傳遞過程中從輸入層經隱含層逐層計算傳向輸出層,每一層神經元的狀態只影響下一層神經元的狀態。如果輸出層沒得到期望輸出,則計算出誤差信號,然后使誤差信號沿原來連接通路反向傳播,并在反向傳播過程中修改各神經元的權值和閥值,降低網絡誤差使輸出結果趨向于期望目標。本設計利用LabVIEW軟件中的MatLABScript節點,從MatLAB中調用神經網絡工具箱內相應的函數式,實現神經網絡算法的計算。該溫度補償系統一共有三層,第一層為輸入層,有兩個輸入點,包括壓力電壓值與溫度電壓值;第二層為隱層;第三層為輸出層,有一個輸出點,為溫度補償后的壓力電壓值。見圖2。圖2神經網絡算法結構圖根據標定實驗提供的學習樣本,采用BP算法學習修正網絡的權值和閾值,直到滿足精度要求為止。訓練后的神經網絡仍不能使用,必須使用附加樣本進行性能驗證,如不能滿足要求,就需要重新訓練網絡,所以神經網絡的訓練是一個反復的過程。表1為在不同溫度下輸出電壓與水分的關系。