60000字论文范文基于单片机的秸秆含水率测量仪的研究

论文类型：论文范文

论文字数：60000字

论点：秸秆,测量仪,含水率

论文概述：

设计了测量仪的硬件和软件系统，然后以小麦秸秆为研究对象，通过试验建立了综合的秸秆含水率预测模型，并依据此模型对测量仪含水率检测性能进行了验证性的试验研究，确定了测量仪的性

论文正文：

第一章绪论

1.1研究的目的和意义
1.1.1秸秆资源的利用
随着经济和社会的发展，现代农业逐渐取代了传统农业，农村地区的能源和饲料结构发生了深刻的变化，传统的秸秆利用方式也发生了历史性的变化。因此，如何合理有效地利用秸秆资源，将这一农业资源优势转化为经济优势，已经成为一个世界性的问题。早在20世纪初，欧洲和美国等发达国家就开始了秸秆资源的工业化利用。许多秸秆综合利用的新技术，如秸秆人造板和秸秆能源利用，也相继诞生，并发展到一定程度。相比之下，中国也是世界上秸秆资源最丰富的国家之一。
据统计，2010年中国秸秆资源理论总量为8.4亿吨，可利用资源量约为7亿吨，居世界首位。在我国，长期以来，秸秆的利用普遍处于粗放状态，完全处于高消耗、低产出状态，大大降低了秸秆的利用效率。进入新世纪以来，随着现代农业和生产力的快速发展，我国秸秆综合利用也取得了积极进展。除了秸秆还田、秸秆饲料等农业领域的应用外，农作物秸秆的工业利用也取得了快速发展，秸秆作为工业原料的利用也在不断增加。据统计，截至2010年底，我国农作物秸秆综合利用率达到69%，其中1.29亿吨(18.72%)用作燃料(包括秸秆新能源利用)，1600万吨(2.37%)用作造纸等工业原料，总量超过21%。从而大大提高了秸秆的工业利用率。
随着我国农作物生产规模和效率的提高，秸秆量也在增加。如果这些秸秆资源能够合理开发利用，不仅可以节约大量自然资源，减少能源消耗和温室气体排放，从而缓解资源和环境压力，还可以增加农民收入，提高农民生活水平，促进经济发展。因此，秸秆的合理开发利用不仅关系到可再生资源的有效利用，还关系到整个农业生态系统的相对平衡和一系列可持续发展问题，这些问题已经引起了世界各国政府的重视，并逐渐发展成为现代可持续农业的一个重要方面
1.1.2水分对秸秆综合利用技术的影响
在现代农业体系中，秸秆利用技术主要包括腐败还田技术、秸秆能源(固体成型燃料、秸秆气化等。)，秸秆饲料技术和秸秆工业原料技术等。在能源利用方面，秸秆主要用于替代石化能源和煤炭等传统燃料。其中，秸秆固化成型是一项应用广泛的技术，是指将松散的秸秆压缩成可替代煤的高密度燃料。耐久性是评价秸秆固化成型的重要性能指标，一般包括抗压、抗变形、抗透水性和平衡含水率(抗吸湿)等指标。研究表明，原料的含水量对秸秆固化成型工艺的耐水性有显著影响，耐水性直接决定了秸秆固化成型的贮存性能。此外，含水量也显著影响秸秆固化成型的抗压强度。试验表明，含水率小于15%的秸秆固化成型失重率一般在5%以下，满足了大规模技术的应用。
由此可见，秸秆原料的含水率对秸秆固化成型技术有着极其重要的影响。秸秆长期以来被用作农业和畜牧业的饲料。在传统农业中，农作物秸秆大多不经任何处理直接用作牲畜饲料。随着现代农业技术的推广应用，秸秆饲料利用技术也发生了一定的变化。

1.2农业材料介电水分检测方法研究.........12-13
1.3农业材料介电水分检测技术的研究现状.........13-14
1.4电容检测法在农业物料水分检测中的研究现状.........14-15
1.5研究内容……15-16
1.6技术路线……16-17
第二章秸秆含水率测量仪硬件系统的设计与制造.........17-37
2.1测量仪器选择与设计硬件系统的组成……17
2.2传感器……17-21
2.2.1电容式传感器的设计……17-19 [/BR/] 2.2.2温度传感器的选择……19-20 [/BR/] 2.2.3压力传感器的选择……20-21
2.3测量仪硬件电路设计……21-36 [/BR/] 2.4本章概述……36-37
第三章秸秆含水率测量仪软件系统设计……37-44
3.1系统主程序模块的设计……37-38[/比尔/] 3.2薄层色谱2543模数转换模块的设计……38[/BR/]3.3 ds18b 20温度数据采集模块的设计……38-41
3.4液晶显示器12864显示模块的设计……41-42 [/BR/] 3.5功能键模块的设计……42 [/BR/] 3.6含水量计算模块的设计……42-43
3.7本章概述……43-44
第四章秸秆含水率预测模型的建立……44-54
4.1秸秆介电性能的实验研究……44-49
4.2含水率预测模型的建立……49-53 [/BR/] 4.2.1含水率预测模型的建立……49-51 [/BR/] 4.2.2含水率预测模型的验证……51-52
4.2.3含水量计算模块的补充设计……52-53 [/BR/] 4.3本章概述……53-54
第五章测量仪器含水量测试性能的验证……54-57
5.1测量仪器含水量测试性能的验证……54-56
5.1.1试验材料和方法……54[/比尔/] 5.1.2测试结果和分析……54-56 [/BR/] 5.2本章总结了……56-57

6.1结论
本文首先研究了秸秆含水率对其综合利用技术的影响，并对农业物料含水率间接检测法和电容法的基本检测原理及相关影响因素进行了深入分析，从而为本文的设计奠定了理论基础，确立了基于电容法并考虑各种影响因素的设计思路。在此基础上，设计了测量仪的硬件和软件系统。然后，以小麦秸秆为研究对象，通过实验建立了秸秆含水率综合预测模型。根据该模型，通过实验研究验证了水分测量仪的测试性能，并确定了测量仪的性能指标。

6.2本研究的创新点
(1)基于电容检测方法，设计了一种以8位单片机为控制器的秸秆含水率测量仪，实现了农作物秸秆含水率的快速连续测量。
(2)研究了麦秸的介电性能，拟合了麦秸电容、含水率和温度的回归模型。

6.3前景
本文在研究设计过程中仍存在一些不足，需要在某些方面进一步改进和完善。总结如下:
(1)拟合的麦秸含水率预测模型只包含电容、含水率和温度三个因素。秸秆样品堆积密度的变化对水分测量结果的影响没有得到很好的反映，影响了检测的稳定性和准确性。因此，有必要对测量仪器进行改进。通过实验研究，得到了一个综合各种影响因素的秸秆含水率预测模型，提高了测量仪的性能。(2)进一步分析和研究了除麦秸以外的农作物秸秆的介电特性，得到了相应的含水率预测模型，从而扩大了仪器的应用范围。