導(dǎo)語(yǔ)：水分檢驗(yàn)論文：小議糧食水分檢驗(yàn)的作用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)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(yè)學(xué)院

虛擬儀器LabVIEW

以軟件技術(shù)為主,添加少部分硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理,分析,控制,顯示等功能。虛擬儀器系統(tǒng)的開發(fā)語(yǔ)言除了標(biāo)準(zhǔn)C,VisualC++,VisualBasic等通用程序開發(fā)語(yǔ)言外,還有其專用的虛擬儀器開發(fā)語(yǔ)言和軟件,如NI公司的LabVIEW,LabWindows/CVI。LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEng-ineeringWorkbench,實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái))是一種基于程序開發(fā)的使用圖形化編輯語(yǔ)言產(chǎn)生框圖形式的應(yīng)用程序內(nèi)置功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集和儀器控制等的函數(shù)庫(kù)和開發(fā)工具。LabVIEW程序能模仿實(shí)際儀器的外觀和操作功能,并用于開發(fā)專有的應(yīng)用程序。

傳感器部分設(shè)計(jì)

完全干燥的糧食介電常數(shù)一般為2~3,水的介電常數(shù)為80,電容檢測(cè)法就是因干燥糧食的介電常數(shù)遠(yuǎn)小于水,可將被測(cè)糧食放入電容式傳感器兩極板間的介炙空間腔中,并且因?yàn)榧Z食含水率的不同,會(huì)使傳感器的相對(duì)介電常數(shù)發(fā)生變化,進(jìn)而引起電容發(fā)生改變來測(cè)量糧食含水率的。根據(jù)電極結(jié)構(gòu)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(yīng)影響較小,并且具有較大的極板有效面積,因此系統(tǒng)采用圓筒形傳感器,其電容計(jì)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(nèi)、外電極的半徑;Ex為介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。將被測(cè)量糧食放入傳感器兩極板間的介質(zhì)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(duì)介電常數(shù)發(fā)生變化,即引起電容值變化,在設(shè)計(jì)中極板厚度要充分小,以削弱邊緣效應(yīng),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(cè)電路采用脈沖寬度調(diào)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(duì)應(yīng)于被測(cè)量變化的直流信號(hào),通過加載電阻轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)送NI的數(shù)據(jù)采集卡。溫度傳感器AD590可直接輸出與熱力學(xué)溫度成比例的電流信號(hào),在輸出端串聯(lián)一個(gè)電阻則轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。除此之外,AD590還具有測(cè)溫不需要參考點(diǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、互換性好等優(yōu)點(diǎn)。用AD590測(cè)得實(shí)時(shí)溫度值T0,環(huán)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)置為15即可。選用美國(guó)PMI公司生產(chǎn)的電壓運(yùn)算放大器OP-07。當(dāng)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(cè)量分辨率的要求。其次,根據(jù)AD590的測(cè)溫原理,確定測(cè)量溫度與傳感器端電阻輸出電壓的關(guān)系,從而可以得到規(guī)定溫度測(cè)量范圍下,傳感器端電阻輸出電壓的范圍,假設(shè)10-40mV,數(shù)據(jù)采集卡是(0-10V接口),則調(diào)理電路放大倍數(shù)(10V/40mV=250倍)。見圖1。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由若干層神經(jīng)元組成,除輸入層和輸出層外,還有一層或多層隱含層,網(wǎng)絡(luò)中同層節(jié)點(diǎn)間無(wú)任何連接,輸入與輸出間無(wú)反饋。BP網(wǎng)絡(luò)的算法屬于D算法,是一種有導(dǎo)師型的學(xué)習(xí)算法。它由兩部分組成:信息在正向傳遞過程中從輸入層經(jīng)隱含層逐層計(jì)算傳向輸出層,每一層神經(jīng)元的狀態(tài)只影響下一層神經(jīng)元的狀態(tài)。如果輸出層沒得到期望輸出,則計(jì)算出誤差信號(hào),然后使誤差信號(hào)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(jīng)元的權(quán)值和閥值,降低網(wǎng)絡(luò)誤差使輸出結(jié)果趨向于期望目標(biāo)。本設(shè)計(jì)利用LabVIEW軟件中的MatLABScript節(jié)點(diǎn),從MatLAB中調(diào)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱內(nèi)相應(yīng)的函數(shù)式,實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的計(jì)算。該溫度補(bǔ)償系統(tǒng)一共有三層,第一層為輸入層,有兩個(gè)輸入點(diǎn),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(gè)輸出點(diǎn),為溫度補(bǔ)償后的壓力電壓值。見圖2。圖2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法結(jié)構(gòu)圖根據(jù)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)提供的學(xué)習(xí)樣本,采用BP算法學(xué)習(xí)修正網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值,直到滿足精度要求為止。訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仍不能使用,必須使用附加樣本進(jìn)行性能驗(yàn)證,如不能滿足要求,就需要重新訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò),所以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練是一個(gè)反復(fù)的過程。表1為在不同溫度下輸出電壓與水分的關(guān)系。