王金武 湯天永 唐 漢 徐常塑 周文琪 王 奇

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，哈爾濱 150030)

0 引言

含水率是影響稻谷收獲品質(zhì)和儲藏加工的重要指標(biāo)，含水率過高易導(dǎo)致稻谷腐爛變質(zhì)[1]。在收獲過程中進(jìn)行稻谷含水率在線檢測，可以為稻谷后期的產(chǎn)量計算、交易價格和儲存加工方式等提供數(shù)據(jù)參考[2-4]。目前，國外John Deere公司生產(chǎn)的C440型聯(lián)合收獲機(jī)等均已安裝稻谷含水率在線檢測系統(tǒng)[5]，國內(nèi)關(guān)于聯(lián)合收獲機(jī)稻谷含水率在線檢測系統(tǒng)研究仍處于試驗階段，系統(tǒng)應(yīng)用較少。因此，自主研發(fā)稻谷含水率在線檢測系統(tǒng)對提高聯(lián)合收獲機(jī)信息化水平、保證稻谷儲藏質(zhì)量具有重要意義。

目前，稻谷含水率快速檢測方法主要包括電阻法、電容法、微波法、紅外法、核磁共振法、中子法和射頻阻抗法等[6-8]。其中，電容法具有適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高、動態(tài)響應(yīng)好和結(jié)構(gòu)簡單、易維護(hù)等優(yōu)點[9-11]，國外聯(lián)合收獲機(jī)含水率在線檢測系統(tǒng)普遍采用電容法進(jìn)行檢測[12-13]。在谷物升運器側(cè)面設(shè)計螺旋輸送式采樣機(jī)構(gòu)，可循環(huán)檢測所收獲谷物的含水率，但檢測樣本直接取用收獲谷物，并未考慮檢測樣本含雜率對檢測精度的影響。文獻(xiàn)[14]以CAV424芯片為核心，設(shè)計了一種谷物水分在線監(jiān)測傳感器，但傳感器監(jiān)測范圍有限；文獻(xiàn)[15]設(shè)計了平行板結(jié)構(gòu)的聯(lián)合收獲機(jī)含水率在線檢測裝置，用于水稻和小麥含水率的在線檢測，但檢測周期較長，實時性較差；文獻(xiàn)[16]設(shè)計了高頻電容式谷物含水率在線監(jiān)測裝置，確定10 MHz的高頻信號為監(jiān)測裝置的激勵信號，同時對電容傳感器極板的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了仿真和優(yōu)化，但并未考慮溫度等環(huán)境因素對監(jiān)測結(jié)果的干擾，且對監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)直接進(jìn)行擬合分析，導(dǎo)致誤差較大。相關(guān)研究表明[17-18]，利用電容法檢測作物品質(zhì)時，雜質(zhì)對檢測結(jié)果產(chǎn)生的影響較大。采用電容法進(jìn)行稻谷含水率檢測的相關(guān)研究[19-21]，均直接取用收獲的稻谷進(jìn)行檢測，并未考慮檢測樣本含雜率對檢測精度的影響。

針對聯(lián)合收獲機(jī)稻谷含水率在線檢測中因樣本含雜率高而導(dǎo)致精度差的問題，本文搭建兼具二次篩分除雜功能的稻谷實時采樣臺架，基于采樣臺架采用電容法設(shè)計聯(lián)合收獲機(jī)稻谷含水率在線檢測系統(tǒng)，并進(jìn)行溫度和含雜率影響試驗、采樣臺架性能試驗、室內(nèi)標(biāo)定與驗證試驗和田間驗證試驗，以期保證含水率在線檢測裝置的精度和穩(wěn)定性。

1 檢測裝置整體設(shè)計

1.1 稻谷采樣臺架工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計

通過前期試驗研究可知，利用電容法檢測稻谷含水率時，樣本含雜率高，對系統(tǒng)中電容傳感器檢測值影響大，導(dǎo)致數(shù)據(jù)擬合的結(jié)果無法反映真實含水率，基于檢測樣本應(yīng)具有低含雜或無含雜以提高系統(tǒng)精度的思想，搭建了兼具二次篩分除雜功能的采樣臺架，以保證檢測系統(tǒng)的精度。采樣臺架結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由入料斗、篩孔分離筒、聚集器上段、機(jī)架、聚集器下段、信號檢測腔、排糧輪、棄樣電機(jī)、質(zhì)量傳感器、采樣電機(jī)、螺旋輸送器等部件構(gòu)成。

采樣臺架工作流程分為糧箱進(jìn)糧、采樣臺架取樣、二次篩分除雜、信號檢測腔存糧待測、排糧輪勻速排糧5個階段，如圖2所示。本研究在糧箱進(jìn)糧階段，完成采樣臺架安裝位置確定，根據(jù)糧箱內(nèi)尺寸結(jié)構(gòu)完成采樣臺架總體設(shè)計，保證檢測裝置有效采樣且樣本具有低含雜率，避免因樣本含雜率過高影響檢測精度。

采樣臺架的入料斗設(shè)計為二次料斗形式，以減小稻谷結(jié)拱現(xiàn)象出現(xiàn)[22-24]；采用螺旋輸送器與篩孔分離筒配合的形式，進(jìn)行樣本的輸送和二次篩分除雜；為了保證信號檢測腔內(nèi)稻谷快速充滿且防止物料過多造成堵塞現(xiàn)象，在篩孔分離筒下方設(shè)計兩段形式的物料聚集器，上段收集篩分的稻谷，下段與信號檢測腔連接，信號檢測腔側(cè)面安裝電容傳感器，下方設(shè)有排樣口，同時設(shè)計勻速排糧輪，以此更新信號檢測腔內(nèi)稻谷，保證檢測數(shù)據(jù)的實時性和物料密度的穩(wěn)定性。

采樣臺架程序控制流程如圖3所示。采樣臺架開始工作時，質(zhì)量傳感器和采樣電機(jī)工作，質(zhì)量傳感器檢測當(dāng)前時刻t信號檢測腔內(nèi)稻谷樣本質(zhì)量m(t)；當(dāng)m(t)>M1(M1為稻谷完全填充信號檢測腔內(nèi)電容傳感器時的質(zhì)量)時，棄樣電機(jī)開始工作，開始擬合分析含水率；當(dāng)m(t)>M2(M2為稻谷充滿信號檢測腔時的質(zhì)量)時，若檢測到終止命令(i=1)，采樣臺架停止運行，程序結(jié)束，若未檢測到終止命令，采樣電機(jī)停止工作，直到m(t)

1.2 稻谷含水率檢測原理

電容法檢測稻谷含水率是利用水和稻谷具有不同的介電特性，當(dāng)含水率不同的稻谷充滿信號檢測腔內(nèi)電容傳感器時，傳感器檢測的電容不同。

當(dāng)?shù)竟仍谛盘枡z測腔中的質(zhì)量達(dá)到開始擬合分析含水率的條件時，傳感器輸出電容C為

(1)

式中S——極板相對面積，m2

ε0——真空介質(zhì)的介電常數(shù)，F(xiàn)/m

εr——極板間物料相對介電常數(shù)

d——極板間距，m

極板間的介質(zhì)包括干燥的稻谷、水分和空氣，則總體積V和物料的相對介電常數(shù)可表示為

V=V1+V2+V3

(2)

(3)

式中V1——干燥稻谷在極板間的體積，m3

V2——水分在極板間的體積，m3

V3——空氣在極板間的體積，m3

ε1——干燥稻谷的相對介電常數(shù)

ε2——水分的相對介電常數(shù)

ε3——空氣的相對介電常數(shù)

將式(3)代入式(1)，則

(4)

e=V3/V

式中e——極板間稻谷孔隙比

根據(jù)含水率的定義可知，稻谷含水率ω為

(5)

式中ρ1——干燥稻谷密度，kg/m3

ρ2——水分密度，kg/m3

電容傳感器設(shè)計完成后，S、e、d均為定值，同時ρ1、ρ2、ε0、ε1、ε2、ε3為已知值，因此令

(6)

(7)

(8)

(9)

根據(jù)式(4)～(9)可得

(10)

式中K1、K2、K3、K4——傳感器結(jié)構(gòu)常數(shù)

由式(10)可知，根據(jù)電容C可計算稻谷含水率ω，但在電容傳感器工作時，相對介電常數(shù)ε1、ε2、ε3易受溫度的影響。因此，本研究以電容傳感器檢測稻谷電容為主，溫度傳感器檢測溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)偏差校核，由2種傳感器檢測值共同完成稻谷含水率在線擬合分析。

1.3 檢測裝置總體方案設(shè)計

檢測裝置包括采樣臺架和檢測系統(tǒng)兩部分。其中采樣臺架內(nèi)含采樣電機(jī)(86步進(jìn)電機(jī))、棄樣電機(jī)(57步進(jìn)電機(jī))、2臺HB860型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器和HX711型質(zhì)量傳感器以及相關(guān)控制電路；檢測系統(tǒng)主要包括STM32開發(fā)板(內(nèi)含STM32F103C8T6微控制器)、電容傳感器、AD7746電容數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片、AD8515運算放大器、DHT22型溫濕度傳感器、24 V直流電源、LM2596S型可調(diào)直流降壓穩(wěn)壓器、I/O傳感器擴(kuò)展板、上位機(jī)CP2102通信芯片TTL轉(zhuǎn)USB模塊、64GB USB閃存驅(qū)動器和上位機(jī)監(jiān)控界面以及相關(guān)控制電路，檢測裝置結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。

檢測裝置開始工作時，收獲稻谷經(jīng)聯(lián)合收獲機(jī)糧箱進(jìn)糧口，部分落入入料斗，通過采樣電機(jī)帶動螺旋輸送器進(jìn)行采樣，稻谷經(jīng)篩孔分離筒，進(jìn)行二次篩分除雜，篩分后的稻谷經(jīng)聚集器，自由下落至信號檢測腔內(nèi)電容傳感器極板間，電容傳感器、質(zhì)量傳感器和溫濕度傳感器檢測到信號檢測腔內(nèi)稻谷數(shù)據(jù)信息后，數(shù)據(jù)信息經(jīng)STM32開發(fā)板傳輸至上位機(jī)，上位機(jī)根據(jù)傳感器檢測的電容和溫度擬合分析出檢測樣本的含水率示值，進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示、儲存，以便后續(xù)分析。同時可通過上位機(jī)操控裝置各工作部件，檢測后的稻谷堆積在排樣口，棄樣電機(jī)驅(qū)動排糧輪勻速轉(zhuǎn)動，逐漸排出稻谷至糧箱，完成一個工作周期。其工作原理如圖5所示。

2 稻谷含水率檢測系統(tǒng)設(shè)計

2.1 硬件設(shè)計

2.1.1降壓穩(wěn)壓電源模塊

本系統(tǒng)采用24 V直流鋰電池為系統(tǒng)供電，系統(tǒng)各模塊需要的工作電壓不同，因此需將電源電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，選用LM2596S型降壓穩(wěn)壓電源模塊，將輸入電壓24 V降至5 V為控制器供電，以滿足系統(tǒng)要求，電路如圖6所示。

2.1.2電容傳感器模塊

電容傳感器采用雙圓形平行板結(jié)構(gòu)。極板材料選用密度小的鋁箔，以減小傳感器的質(zhì)量；同時為了減小電容傳感器的邊緣效應(yīng)，在電容傳感器極板I外，設(shè)計保護(hù)極板，其具體結(jié)構(gòu)如圖7所示。由于電容傳感器極板間距越小、極板厚度越薄、極板相對面積越大，電容傳感器的邊緣效應(yīng)減小得越顯著[25-27]，同時考慮到稻谷流通性、傳感器強(qiáng)度和體積等問題，最終電容傳感器極板間距設(shè)計為20 mm，極板厚度設(shè)計為0.5 mm，極板Ⅰ直徑設(shè)計為80 mm，極板Ⅱ直徑設(shè)計為110 mm，保護(hù)極板內(nèi)徑設(shè)計為90 mm，外徑設(shè)計為110 mm，極板Ⅰ、極板Ⅱ和保護(hù)極板均采用屏蔽線連接電路。

電容傳感器是檢測系統(tǒng)的核心部件，在對稻谷電容檢測時，需要響應(yīng)速度快、準(zhǔn)確率高、穩(wěn)定性強(qiáng)的電路，最終確定AD7746作為本系統(tǒng)的電容數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行電路連接。在電容轉(zhuǎn)換期間，電容傳感器Cx連接在激勵源和Σ-Δ調(diào)制器之間，由激勵源對Cx發(fā)送方波激勵信號，Σ-Δ調(diào)制器連續(xù)采集流過Cx的電荷且由數(shù)字濾波器處理，輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)校核調(diào)整后，即可通過串行接口讀取最終結(jié)果數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集原理簡化框圖如圖8所示。

為擴(kuò)大含水率檢測范圍，將電容數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片AD7746在原有量程(±4 pF)基礎(chǔ)上擴(kuò)大25倍，以增加其檢測范圍，電路如圖9所示。

2.1.3溫度傳感器模塊

檢測系統(tǒng)的溫度由溫濕度傳感器進(jìn)行檢測，采用DHT22型數(shù)字溫濕度傳感器，其具有響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點，為單線制串行接口，電路如圖10所示。

2.1.4質(zhì)量傳感器模塊

檢測裝置的質(zhì)量是通過質(zhì)量傳感器檢測，質(zhì)量傳感器選用應(yīng)變式電阻傳感器(量程為5 kg，精度為±1 g)。其具有響應(yīng)速度快，精準(zhǔn)度高的優(yōu)點，為防止外界環(huán)境干擾，應(yīng)變式電阻傳感器通過HX711芯片將模擬信號擴(kuò)大一倍后，再轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號被控制器接收，這樣傳輸數(shù)據(jù)可防止產(chǎn)生過大的誤差，電路如圖11所示。

2.1.5步進(jìn)電機(jī)模塊

檢測裝置采樣和棄樣分別通過步進(jìn)電機(jī)控制螺旋輸送器和排糧輪實現(xiàn)；采樣和棄樣均使用HB860型驅(qū)動器對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，其中采樣電機(jī)選用86步進(jìn)電機(jī)，棄樣電機(jī)選用57步進(jìn)電機(jī)，模塊采用24 V直流電源供電，通過控制使能信號、方向信號和脈沖信號的方式，改變步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)，電路如圖12所示。

2.1.6上位機(jī)通信模塊

為了將各模塊檢測到的數(shù)據(jù)信息傳至上位機(jī)且能通過上位機(jī)控制各個模塊，故需將控制器與上位機(jī)建立通信，選用CP2102芯片構(gòu)成的TTL轉(zhuǎn)USB模塊，以滿足控制器與上位機(jī)通信，電路如圖13所示。

2.2 軟件設(shè)計

檢測裝置以STM32F103C8T6微控制器單元為核心實現(xiàn)稻谷含水率在線檢測，下位機(jī)程序代碼在Keil_uVision5軟件上用C語言編寫并燒錄，實現(xiàn)系統(tǒng)各模塊、寄存器和串口初始化設(shè)置以及傳感器數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理，具有良好的移植性和靈活的擴(kuò)展性。

上位機(jī)在Visual Studio 2017軟件用C#語言開發(fā)，分為3種模式：開始模式、停止模式和調(diào)試模式；上位機(jī)功能為監(jiān)視、調(diào)控和記錄儲存各模塊工作狀態(tài)，系統(tǒng)程序處理流程如圖14所示(圖中k為模式選擇類型)，上位機(jī)監(jiān)控界面如圖15所示。

3 試驗與結(jié)果分析

3.1 溫度和含雜率影響試驗

利用LCR電橋測試儀、恒溫恒濕箱和設(shè)計的電容傳感器，選用的稻谷含水率為11.6%，在測試頻率38 kHz下，測試不同溫度和含雜率對稻谷檢測電容與傳感器空載電容差值即電容差值的影響規(guī)律，如圖16所示。由圖16可知，含雜率升高時，電容差值單調(diào)遞減，且在含雜率大于1.5%時，稻谷的電容差值變化更加顯著；溫度升高時，電容差值單調(diào)遞增，且電容差值隨溫度升高變化更加顯著。其原因是：當(dāng)含雜率升高，稻谷雜余多為莖稈[28-29]，信號檢測腔內(nèi)樣本間隙隨含雜率升高而增大且逐漸顯著，使得物料相對介電常數(shù)減??；當(dāng)溫度升高，會加速稻谷內(nèi)自由水的布朗運動和加速極性分子的取向運動，進(jìn)而使得物料相對介電常數(shù)增加[30-31]。在稻谷的不同含水率狀態(tài)下和LCR電橋測試儀不同測試頻率下，也有相同規(guī)律。

3.2 采樣臺架性能試驗

為檢驗采樣臺架二次篩分除雜性能，在螺旋輸送器以工作轉(zhuǎn)速100 r/min采樣時，探究采樣臺架篩分初始含雜率0.5%～4.5%之間稻谷的效果，結(jié)果如圖17所示。由圖17可知，采樣臺架篩分后的稻谷樣本含雜率均小于1.2%，由圖16可知，在稻谷樣本含雜率小于1.5%時，電容差值變化幅度較小，試驗說明采樣臺架能夠?qū)崿F(xiàn)稻谷樣本的二次篩分除雜功能且能有效減小因檢測樣本含雜率過高而引起的檢測誤差，滿足傳感器精度要求和檢測質(zhì)量需求。

3.3 室內(nèi)標(biāo)定與驗證試驗

3.3.1含水率模型建立

使用電子分析天平(精度0.01 g)稱取一定質(zhì)量的黑粳8號稻谷樣品裝于塑料袋中，通過向稻谷中少量多次添加蒸餾水的方式配制含水率為8%～35%的待測樣品[32]。試驗時選取一份待測樣品進(jìn)行檢測，用塑料膜密封信號檢測腔口，放入5℃的恒溫恒濕箱中，將溫度傳感器插入同樣裝滿待測樣品的備用信號檢測腔中，溫度達(dá)到5℃時，記錄數(shù)據(jù)；依次切換10、15、20、25、30、35℃溫度值，每個含水率和溫度下均重復(fù)3次，取平均值作為檢測結(jié)果；檢測完的水稻樣本迅速稱取3份，放入電熱鼓風(fēng)干燥機(jī)在105℃干燥直至質(zhì)量恒定，以3份稻谷含水率的平均值為試驗樣本的實際含水率。試驗中稻谷樣本的實際含水率為8.71%、12.53%、19.71%、22.17%、26.14%、29.16%和32.50%，試驗結(jié)果如表1所示。

表1 不同含水率和溫度下信號檢測腔內(nèi)極板間稻谷電容差值Tab.1 Capacitance difference of paddy rice between plates in signal detection cavity under different moisture contents and temperatures pF

由表1可知，極板間電容差值隨含水率和溫度變化有明顯的變化規(guī)律。利用Design-Expert 10.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到關(guān)于稻谷含水率與電容差值和溫度之間一階模型、二因素交互模型、二階模型和三階模型，各模型決定系數(shù)如表2所示。

表2 各模型決定系數(shù)Tab.2 Coefficient of determination of each model

由表2可知，在各模型中二階模型決定系數(shù)最大。所以采用二階模型作為稻谷含水率多元回歸擬合方程，該方程為

ω=1.930 31-9.322 94×10-3T+1.739 37ΔC+ 3.103 54×10-5T2+1.888 3×10-2ΔC2-1.681 4×10-3TΔC

(11)

式中T——溫度，℃

ΔC——稻谷電容差值，pF

3.3.2含水率模型的驗證

為驗證模型的可靠性，隨機(jī)配備20份含水率8%～34%之間的稻谷，使稻谷自由下落填充檢測腔內(nèi)電容傳感器，檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢測，結(jié)果與干燥法測量值進(jìn)行對比，每組試驗檢測10次，取平均值作為試驗結(jié)果，結(jié)果如圖18所示。

由圖18可知，干燥法測量值與檢測系統(tǒng)檢測值之間呈線性相關(guān)，其決定系數(shù)為0.998 94，其中檢測系統(tǒng)最大誤差為0.42%，平均誤差為0.22%，檢測結(jié)果較穩(wěn)定，試驗結(jié)果表明多元回歸擬合方程能夠描述稻谷含水率與電容差值和溫度之間的關(guān)系。

3.3.3在線檢測性能測試

為驗證裝置稻谷含水率在線檢測性能，選用當(dāng)日收獲的黑粳8號稻谷樣本，不做任何處理進(jìn)行試驗，稻谷含雜率在0.3%～4.7%之間，檢測裝置安裝如圖19所示。每組試驗檢測10次，取平均值作為試驗結(jié)果，與干燥法進(jìn)行對比，結(jié)果如表3所示。

由表3可知，檢測裝置二次篩分除雜后的稻谷樣本含雜率不大于0.35%，平均相對誤差不大于1.25%，檢測結(jié)果較為穩(wěn)定；試驗結(jié)果表明檢測裝置能夠較好地進(jìn)行稻谷含水率在線檢測。

表3 裝置在線檢測試驗結(jié)果Tab.3 On-line detection experiment results of device

4 田間驗證試驗

為驗證在線檢測裝置的實用性與可靠性，2020年10月5日在黑龍江省慶安縣水稻試驗田進(jìn)行水稻收獲田間試驗，如圖20所示，水稻品種為黑粳8號，其自然屬性如下：植株高度88 cm，千粒質(zhì)量37.88 g，搭載機(jī)型選擇CF805N型全喂入聯(lián)合收獲機(jī)，割幅寬度為2 m，留茬高度15 cm，收獲水稻含雜率在0.3%～4.7%之間。將本研究的稻谷含水率在線檢測裝置安裝在糧箱內(nèi)。為便于裝置檢測到含水率后及時與試驗真值數(shù)據(jù)比較，防止中間過程人為因素導(dǎo)致誤差過大，以PM-8188-A型水分測量儀3次測量平均值作為真值數(shù)據(jù)，試驗前對水分測量儀進(jìn)行標(biāo)定，保證其測量絕對誤差小于等于0.5%，重復(fù)測量誤差小于等于0.2%，試驗時5 m停機(jī)一次，記錄此次樣本含水率，取出樣本并與水分測量儀測量值進(jìn)行比較，結(jié)果如表4所示。

表4 田間驗證試驗結(jié)果Tab.4 Field verification experiment results %

由表4可知，本研究的檢測裝置在田間作業(yè)時，檢測裝置相對誤差小于3%，滿足預(yù)設(shè)要求，田間試驗結(jié)果表明，本研究的稻谷含水率在線檢測裝置，可適用于田間作業(yè)。但與室內(nèi)試驗相比，田間試驗相對誤差較大，其原因是田間試驗時的田間地表不平整、機(jī)械振動較大和檢測系統(tǒng)集成度低以及水分測量儀自身存在誤差等，可通過優(yōu)化裝置減振性能和提高系統(tǒng)集成化等方法改善含水率檢測精度。

5 結(jié)論

(1)搭建了兼具二次篩分除雜功能的稻谷實時采樣臺架，基于采樣臺架采用電容法設(shè)計了聯(lián)合收獲機(jī)稻谷含水率在線檢測系統(tǒng)，闡明了采樣臺架與檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理。

(2)設(shè)計了檢測系統(tǒng)整體電路及外圍電路，編寫C語言控制程序，開發(fā)了檢測裝置上位機(jī)監(jiān)控界面，實現(xiàn)了檢測過程中數(shù)據(jù)信號的監(jiān)視、儲存和調(diào)控。

(3)研究了稻谷含雜率、溫度和電容差值之間的關(guān)系，進(jìn)行了采樣臺架的性能試驗、室內(nèi)標(biāo)定與驗證試驗和田間驗證試驗。結(jié)果表明：含雜率升高時，電容差值單調(diào)遞減，且在含雜率大于1.5%時，稻谷的電容差值變化更加顯著；溫度升高時，電容差值單調(diào)遞增，且電容差值隨溫度升高變化更加顯著。采樣臺架篩分后的稻谷含雜率均小于1.2%。建立了稻谷含水率與電容差值、溫度的擬合模型，其決定系數(shù)為0.986 6，經(jīng)驗證該模型能夠較好地描述稻谷含水率與電容差值、溫度之間關(guān)系，檢測系統(tǒng)最大誤差為0.42%，平均誤差為0.22%，檢測裝置平均相對誤差不大于1.25%。田間驗證試驗時檢測裝置的相對誤差小于3%。