文档介绍：第卷第期华中农业大学学报.
年月. ,
基于神经网络的棉花水分检测仪设计
王伟宗望远¨ 吴文福孙少杰孙永华
.塔里木大学机械电气化工程学院,,长春
摘要采用—拓扑结构的神经网络,运用容阻脉冲转换、智能现场总线等技术,设计了能进行水分
的非线性校正和温度补偿的便携式棉花水分检测装置。检测结果表明:经过神经网络校正和补偿后,在
一~℃温度范围内,棉花水分在~ 时,测量误差小于土. ;棉花水分在~%时测量误差
小于±. 。该检测装置在很大程度上消除了温度变化对水分测量值的影响,提高了检测信号的抗干扰能
力,满足了棉花水分智能检测的要求。
关键词神经网络;棉花;水分;检测
中图分类号文献标识码文章编号一——
棉纤维的含水率是影响棉花加工质量的一个关关键。本设计中的棉花水分检测系统由测量传感
键参数,也是棉花加工质量监控系统中的一项重要头待测电容、参考电容、阻容脉冲转换电路、单片
控制参考量。棉花水分的测定方法可分为直接法和微机、通讯模块、数字温度传感器等单元组
间接法两类。由于间接法具有快速及可连续测定的成。待测电容和参考电容分别产生脉冲信号,脉冲
特点,因此,多年来得到了不断的发展,已成为国内信号的脉冲数与电容的容值负相关,一定时间内
外棉花水分测量的主流。典型的棉花水分间接检测列脉冲序列的脉冲数之差与待测物料的水分正相
仪有微波式、红外线式、黑白摄像式、电容式关;单片机通过计数器检测在一定时间内的脉冲数
和电阻式等。差,将此数连同数字温度传感器产生的温度测量值
目前,我国使用的棉花水分检测仪,仍停留在通过串行总线发给上位机。.
世纪年代研制的水平,存在着操作繁琐、体积棉花水分检测仪主要包括上位机和下位机两大
较大、携带不方便、数据显示不直观等缺陷,因此,研部分。上位机主要包括电源、显示屏、按键、电源开
制一种操作简单、携带方便、检测结果直观可靠的棉关、交直流选择按扭等。下位机主要包括温度传感
花水分检测仪器已势在必行。笔者采用神经网器、测湿电容及相关的电路等。电源包括和
络,设计了能进行水分的非线性校正和温度补偿的种电源,可根据检验实际情况任选其一,是交
便携式棉花水分检测装置,旨在满足棉花水分智能流,是直流. 的号电池节。
检测仪的要求。仪器的结构特点是交直流两用电源,因而扩大了仪
器的使用场所,具有携带方便的优点。
原理与设计
图为棉花水分检测仪上位机系统非线性校正
. 水分检测原理与温度补偿原理图。棉花水分检测仪上位机可同时
棉花水分检测仪是基于当电容器以棉花为介质通过/转换模块接受最多个下位
时随棉花水分的变化导致电容的电容值不同这一特机水分传感器的数据,对数值进行归一化处理后,采
点来进行棉花籽棉含水率的非电量转换。同时, 用神经网络进行非线性校正和温度补偿产生棉
棉花水分检测仪的检测效果还受棉花温度、棉花蓬花的水分测量值。神经网络的权矩阵和阈值向
松程度、棉花含杂率等因素的影响,因此,水分的非量通过离线训练和在线修正的方法获得。检测时网
线性校正和温度补偿是棉花水分检测仪开发的技术络输入的是水分传感器通过传输给主机的
收稿日期:——;修回日期:——
新疆生产建设兵团工业科技攻关计划项目资助
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