基于驻波比原理的鲜玉米含水量快速检测方法研究*

2014-09-25理苏磊高红菊

传感器与微系统 2014年5期

理苏磊，高红菊，冯磊，李俐，梁栋

(中国农业大学信息与电气工程学院，北京 100083)

0 引言

玉米是我国主要的农作物之一，玉米的含水量直观反映了作物的水分状况，是玉米生长状况的重要指标。研究其水分含量可更加方便、实时的掌握玉米的生长状况，从而对其生长过程和以后的存储、加工等实现更精准的检测与控制[1]。

传统的测量玉米水分方法有烘箱法、微波法等[2]，这些方法虽然测量准确，但操作起来费力、费时，只适宜于实验室使用，不利于现场快速检测。近年来，农业物料的介电特性得到广泛应用，经研究发现，通过测量玉米的物理性质，可间接得知玉米含水量，常用的方法包括：电容法、电导法、介电常数法等。本文采用的驻波比法就是通过测量玉米的介电常数变化间接得到玉米含水量的方法之一。

一般水的介电常数为80 F·m-1，空气的介电常数为1 F·m-1，而植物组织的介电常数通常为2～4 F·m-1。玉米的介电常数主要受其含水量的影响。根据Skaar C的研究[3]，当温度与测试信号频率一定时，含水量增加，其介电常数也相应增加，介电常数和其含水量存在一定的线性相关性。由驻波比原理知，介电常数可由测量电压测得，本实验利用含水量与电压差进行回归分析，得到一种标定方程，利用方程可间接计算出玉米含水量。