电容式谷物水分传感器探头设计与试验

作     者：孙颖 赵丽清 殷元元 张心培 徐鑫 马坊岩 Sun Ying;Zhao Liqing;Yin Yuanyuan;Zhang Xinpei;Xu Xin;Ma Fangyan

作者机构：青岛农业大学机电工程学院青岛市266109 青岛与或非智能科技有限公司青岛市266109 

出 版 物：《中国农机化学报》 (Journal of Chinese Agricultural Mechanization)

年 卷 期：2024年第45卷第9期

页      面：196-201页

学科分类：082804[工学-农业电气化与自动化] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 

基　　金：山东省农机装备研发创新计划项目(2018YF009) 山东省小麦体系机械岗位专家研究项目(SDIT—01—12) 

主　　题：平面电容 水分传感器 探头 电容传感器 介电特性 

摘      要：针对谷物水分传感器安装困难的问题,基于边缘电容效应设计一种同心圆平面电容式水分传感器探头。通过建立仿真模型,分析可行性,并通过试验研究探头结构变化对探头测量灵敏度和测量范围的影响,最终确定探头尺寸结果的最优组合。当电极的极间距与宽度的比值为5、驱动电极的数量为1时,传感器探头的灵敏性和测量范围最优。以小麦为研究对象,试验表明小麦含水率与输出电容值之间存在二次线性回归,并研究温度对输出电容的影响,建立水分检测模型,在温度为-5℃~40℃、含水率为10%~30%内,相关系数R2为0.997,均方根误差RMSE为0.359。所设计的传感器探头可以满足不同时期小麦含水率测量精度需求,为小麦水分检测提供一种新的传感器探头形式及设计方法。