申请/专利权人：北京工商大学

申请日：2021-07-09

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN113533457B

主分类号：G01N27/22

分类号：G01N27/22

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2021.11.09#实质审查的生效;2021.10.22#公开

摘要：本发明公布了一种储粮霉变原位无损在线实时检测方法及装置，包括介电常数检测单元、气体浓度信息检测单元和储粮霉变测量计算单元；获取探头处霉变粮食介电特征信息和气体浓度参数信息；对霉变介电特征信息进行阻抗转换并放大为电压信号；对霉变气体浓度参数信息进行耦合分析提取主要特征，输出气体浓度主参数变量；建立储粮霉变信息实时感知模型，输出粮食霉变损失占比与霉变空间位置。本发明能够获取粮堆内部霉变信息，精确检测并追踪粮食霉变情况，可避免基于粮堆表面粮食颗粒进行霉变测量造成的误差，提高储粮霉变信息测量的精确度。本发明具有普适性，可为粮食霉变精细化与智能化防治提供有效的技术手段。

主权项：1.一种储粮霉变原位无损在线实时检测方法，其特征是，包括如下步骤：1设计安装在粮堆内部的探头，将所述探头安装在粮堆内部，对探头周围粮食的介电常数信息进行原位实时测量，获取探头处周围霉变粮食组织的介电常数特征信息和探头处周围霉变粮食的气体浓度参数信息；所述探头包括多个不锈钢测量电极、高频激励信号源、介电检测电路和信号放大电路；不锈钢测量电极安装在介电检测电路前端，用于与粮食进行接触测量；高频激励信号源用于给介电检测电路提供信息激励，使介电检测电路能够通过不锈钢测量电极向外发射电磁波；信号放大电路安装在介电检测电路后端，用于对介电检测电路输出的微小信号进行放大处理；2基于传输线技术与“固-液-气”三相介质的介电阻抗模型，将霉变粮食组织的介电常数特征信息映射到介电特征阻抗；并对介电特征阻抗进行检测处理，转化为电压信号；其中，介电阻抗模型表示为： 式中，Z为粮食颗粒组织的并联总阻抗；Rg、Rq和Rp分别对应粮食颗粒组织中的固态、液态、气态介质的电阻，R为Rg、Rq和Rp的并联总电阻；V为粮食颗粒组织体积，Vg、Vq分别为固态、液态物质的体积；j为虚数单位；w为电磁波对应的角度值；k为测量电极几何参数所决定的系数；ε0是真空介电常数；εc＝εqεg；εc为常数；εq、εg分别为液态、固态物质的相对介电常数；当探头的介电检测电路发出的电磁波通过不锈钢测量电极传输至粮食时，反射作用使得入射波与反射波叠加，形成驻波的波腹和波谷；波腹和波谷的电压差表示为： 其中，U为波腹和波谷的电压差；a为放大倍数；ZC为介电检测电路的传输线阻抗，ZL为粮食介电特征阻抗；ZC为固定值；电压差U用于表征粮食颗粒组织介电常数的变化；3基于主成分分析法对探头处霉变粮食的气体浓度参数信息进行多信息参数耦合关系分析，提取主要特征并构建多元变量模型，根据所获取的霉变粮食的气体浓度参数信息输出气体浓度主参数变量；4建立储粮霉变信息实时感知模型，根据霉变介电常数特征信息转化的电压信号和气体浓度主参数变量，输出粮食霉变损失系数与霉变空间位置；包括：41储粮霉变信息实时感知模型表示为：对于粮仓构成的三维空间，以粮堆中心点为原点建立空间直角坐标系，将粮仓三维空间内霉变点运动的轨迹作为粮堆内部霉变轨迹；通过记录得到的不同时间点下霉变点的三维坐标值x、y和z，构建霉变轨迹方程Fx,y,z；粮堆内部霉变轨迹空间曲线参数方程表示为： 式中，t为时间，f1、f2和f3为x、y和z的表达关系式；42根据粮食霉变时间点及对应的三维坐标数据，求解式1粮堆内部霉变轨迹空间曲线参数方程；43采用霉变损失系数δ表示霉变程度，δ为霉变粮食体积占所有粮食体积的比例；霉变损失系数δ表示为： 式中，Vt为t时刻粮堆内霉变粮食的体积，V为粮食总体积；通过微元法将粮堆内霉变粮食的三维空间坐标系划分为无数体积微元，每个微元的长、宽、高分别为dx、dy、dz；体积微元表示为dxdydz；设t时刻粮堆内霉变粮食构成的区域为Ω，Ω由体积微元组成，通过下式计算得到Vt：Vt＝∫∫∫ΩFx,y,zdxdydz4霉变损失系数δ进一步表示为： 44对实时获取探头周围粮食霉变介电常数特征信息转化的电压信号和气体浓度主参数变量进行处理，利用储粮霉变信息实时感知模型，即输出得到粮食霉变损失系数与霉变空间位置；通过上述步骤，实现储粮霉变原位无损在线实时检测。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京工商大学 一种储粮霉变原位无损在线实时检测方法及装置

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