Математична модель надвисокочастотного вимірювача вологості зерна

Abstract

Швидке та точне визначення вмісту води в будь-якому матеріалі як у процесі виробництва, так і в період експлуатації є найважливішим завданням. Розглянуто методи вимірювання вологості зерна. Зростаючі вимоги до якості та конкурентоспроможності вітчизняної сільськогосподарської продукції висувають нові вимоги до приладів та пристроїв експресного контролю вологості у більшості технологічних процесів. У сучасних технологічних процесах потрібні універсальні прилади, що контролюють вологість сипких продуктів, зокрема зернових. В роботі досліджено методи й засоби контролю вологості зерна, оскільки сучасні технологічні прийоми виробництва сільськогосподарських продуктів значною мірою пов’язані з визначенням вмісту вологи. Надлишок або відсутність у матеріалі вологи впливає на його фізико-хімічні, фізико-механічні та експлуатаційні властивості, а також на якісні показники. Показано, що точність вимірювання вологості суттєво залежить від щільності матеріалів та показників середовища. Авторами проведено детальний аналіз і вибрані параметри, що суттєво впливають на вимірювання вологості зерна. В роботі визначено оптимальний метод для максимально точного вимірювання вологості низки сільськогосподарських матеріалів. Запропоновано математичну модель надвисокочастотного вимірювального перетворення вологості зернових культур, суть якого полягає у вимірюванні потужності сигналів на виході хвилеводу шляхом використання біжучої хвилі та оцінювання коефіцієнтів поглинання як вологості середовища, так і сухої речовини, що дає змогу підвищити точність вимірювання. Авторами розроблено структурну схему надвисокочастотного вимірювача вологості зернових культур, який реалізує запропоновану математичну модель.

The article considers methods for measuring grain moisture. The authors carried out the analysis and selected significant parameters that affect the measurement of grain moisture. Methods and ways of grain moisture control are investigated. Modern technological methods of production of agricultural products are largely related to moisture content. The excess or lack of moisture in the material affects its physico-chemical, physico-mechanical and operational properties, as well as quality indicators. Quick and accurate determination of water content in a particular material, both in the production process and during operation, is the most important task. The accuracy and measurement errors of moisture content of moisture meters significantly depend on the density of materials and the parameters of the measurement medium. The optimal method for the most accurate measurement of humidity has been determined. Growing requirements for the quality and competitiveness of domestic agricultural products put forward new requests for the devices and facilities for express moisture control in most technological processes. Modern technological processes require universal devices that control the moisture content of a wide range of agricultural materials. Having analyzed in detail and determined the significant parameters that affect the measurement of grain moisture, the paper proposes mathematical model of ultra-high-frequency measuring transformation of the moisture of grain crops, the essence of which is to measure the power of this signal at the output of the waveguide when the grain moisture changes by using a traveling wave. By means of the analysis, carried out, the authors suggested the structural diagram of ultra-high-frequency humidity meter of cereal crops which realizes the mathematical model, proposed in the paper.