Artículo sobre pruebas de humedad de granos, 3T. Resumen de la tecnología de detección de humedad de granos y tendencias de desarrollo: una explicación completa y sistemática de varios métodos, principios y características de medición de detección de humedad de granos existentes en el país y en el extranjero, y un análisis de los instrumentos de medición de humedad de granos de uso común y sus Principales indicadores de desempeño, se analizó y discutió el error de prueba, se señaló la dirección de desarrollo de la tecnología de detección de humedad del grano y se proporcionó una base teórica para la investigación de la humedad del grano y el personal relacionado. Palabras clave: agronomía; detección de humedad de granos; descripción general; tendencia de desarrollo0 Introducción Los métodos de detección de humedad de granos se pueden dividir en dos categorías: pruebas no destructivas y pruebas destructivas. Las pruebas no destructivas se refieren a medir el contenido de humedad del grano a través de sus propiedades físicas, ópticas y químicas sin destruir el estado original y las propiedades químicas del grano [1]; las pruebas destructivas significan que el objeto que se mide se presiona durante el proceso de medición. desmenuzado o alterado químicamente de manera que no pueda conservar su forma, estructura o composición original. Entre estos dos tipos, las pruebas no destructivas son más económicas, más rápidas y tienen el desarrollo más rápido, y son la corriente principal de las pruebas de humedad en el mundo actual. 1 Principales métodos para ensayos no destructivos de humedad del grano 1.1 Método de secado directo y método de capacitancia 1.1 El método de secado directo se refiere a colocar la muestra a ensayar en un horno y mantenerla a 130°C según las normas ASAE [2]. 1.1.2 El principio del método de capacitancia es que la constante dieléctrica del agua es mucho mayor que la constante dieléctrica de otros componentes del grano, y los cambios en el contenido de agua conducirán inevitablemente a cambios en la capacitancia. Midiendo el cambio de capacitancia correspondiente al cambio de humedad en la muestra, se puede conocer el contenido de humedad del grano [3]. El instrumento representativo es SCY-1A. Su precisión de medición es menor o igual al 0,3%, el tiempo de medición es de 5 segundos y el rango de medición del agua es del 10% al 20%. Los principales factores que influyen son la temperatura, la variedad y la compacidad. Este método se puede utilizar para mediciones en línea. Los principios de medición de los dos métodos anteriores son muy simples y la tecnología es relativamente madura, pero ambos tienen desventajas: el método de secado directo tiene un ciclo de medición largo y muchos factores de interferencia humana, por lo que no se puede utilizar para la medición en línea; tiene muchos factores que influyen y tiene poca precisión. La repetibilidad es difícil de cumplir con los estándares nacionales. Con el desarrollo de la inteligencia artificial y la tecnología de fusión de datos, se han proporcionado nuevas formas de procesamiento integral de datos y se han logrado algunos resultados gratificantes [4]. 1.2 Método de secado por calentamiento por infrarrojos, método de calentamiento por microondas, método de ángulo de pérdida dieléctrica y método de capacitancia de separación de impedancia compleja 1.2.1 El método de secado por calentamiento por infrarrojos utiliza calentamiento por infrarrojos para deshidratar la muestra y lograr el propósito de medir el contenido de humedad. El instrumento representativo es el FD-600, con una precisión de medición del 0,1 %, un tiempo de medición de 1200 s y un rango de medición de agua de 0 a 100 %. Los principales factores que influyen son la temperatura y el tiempo de calentamiento. Este método no se puede utilizar para mediciones en línea. 1.2.2 Método de calentamiento por microondas El método de calentamiento por microondas utiliza microondas de frecuencia ultra alta de 2450 MHz o 915 MHz generadas por el magnetrón del horno de microondas para hacer que las moléculas de agua en el grano oscilen rápidamente, lo que hace que las moléculas choquen y se froten entre sí. eliminando así la humedad del grano [5]. El instrumento representativo es MMA30, la precisión de la medición es ≤0,01%, el tiempo de medición es de 100 s y el rango de medición del agua es del 12%~100%. Los principales factores que influyen son la potencia del horno microondas, la masa de las partículas, la densidad y las propiedades dieléctricas. Este método no se puede utilizar para mediciones en línea. En comparación con los métodos de secado tradicionales, estos dos métodos acortan el ciclo de medición y reducen el consumo de energía. Entre ellos, el método infrarrojo no requiere medio de calentamiento, lo que mejora la tasa de utilización de la energía térmica; el método de microondas es simple de operar y puede medir una variedad de muestras al mismo tiempo. Sin embargo, existen efectos de capa de temperatura y efectos de ángulo. , que provocan microondas desiguales y, por tanto, afectan a la precisión de la medición. 1.2.3 El método del ángulo de pérdida dieléctrica muestra que el ángulo de pérdida dieléctrica varía con el contenido de humedad del grano y tiene una relación lineal por partes de un solo valor. Este método es económico y práctico, tiene una alta precisión de medición y es especialmente adecuado para medir granos con alto contenido de humedad. El instrumento representativo es el MSA6450, el tiempo de medición es 0,1 s, el rango de medición del agua es 1%~30% y los principales factores que influyen son la temperatura y la variedad. Este método se puede utilizar para mediciones en línea. 1.2.4 Método de capacitancia de separación de impedancia compleja El método de capacitancia de separación de impedancia compleja elimina efectivamente la influencia de los parámetros de resistencia mediante el diseño de un circuito de separación de impedancia complejo y solo retiene los cambios en los parámetros de capacitancia [6]. Este método es de gran importancia para mejorar la precisión de la medición del medidor de humedad capacitivo. 1.3 Método de impedancia de alta frecuencia, método de resistencia a la fricción y método acústico 1.3.1 El método de impedancia de alta frecuencia se basa en la teoría de que existe una relación logarítmica entre la humedad del grano y su impedancia de CA cuando se aplica un campo eléctrico externo en el banda de frecuencia sensible (100k~250kHz) [7] . El instrumento representativo es LSK-1, la precisión de la medición es ≤0,5% y el tiempo de medición es 1,2 s. Los principales factores que influyen son la temperatura, la variedad, la densidad y la separación de los electrodos. Este método no se puede utilizar para mediciones en línea.
1.3.2 Método de resistencia a la fricción La resistencia a la fricción dinámica de los granos tiene una relación lineal con el contenido de humedad. Cuanto mayor es el contenido de humedad, mayor es la resistencia a la fricción [8]. Este método tiene las ventajas de pocos factores de interferencia, baja intensidad de interferencia, tecnología de detección estable y confiable, calibración conveniente, larga vida útil, bajo precio y fácil control automático. 1.3.3 Método acústico En 1986, Harrenstein y Brusewitz estudiaron el método de medición del ruido de colisión de partículas en movimiento [9]. Las investigaciones muestran que las características de elasticidad y vibración de las semillas de los granos dependen del contenido de humedad del grano. Un grano con diferente contenido de humedad produce diferentes presiones sonoras cuando choca con la superficie de un objeto durante el proceso de flujo. La medición acústica tiene buena repetibilidad [10], pero el blindaje de la señal de ruido es un problema. El instrumento representativo es un medidor de humedad acústico con una precisión de medición inferior al 0,25 % y un tiempo de medición de 0,007 s. Los principales factores que influyen son el ruido, el tamaño de las partículas y la forma. Este método se puede utilizar para mediciones en línea. Los tres métodos anteriores son métodos potenciales que actualmente necesitan un mayor desarrollo. En teoría, se espera que tanto el método de resistencia a la fricción como el método acústico logren mediciones en línea, pero actualmente existen muchos factores de interferencia y algunas cuestiones requieren mayor discusión. El método de impedancia de alta frecuencia desarrolló un analizador de humedad rápido inteligente enchufable, que pasó la prueba en la industria de granos y aceite y fue promocionado y utilizado en el sistema de granos y aceite. Fue calificado como un nuevo producto clave a nivel nacional. 1.4 RMN * * * Método de vibración, método de rayos y método de neutrones 1.4.1 RMN * * * El método de vibración consiste en reorientar el espín nuclear bajo ciertas condiciones, de modo que el grano de cristal absorba la energía del campo electromagnético de una determinada frecuencia. la energía absorbida es diferente de la de la muestra es proporcional al número de núcleos contenidos en [65438] Este método tiene las ventajas de una velocidad de detección rápida, alta precisión y un amplio rango de medición, y puede distinguir el agua libre y el agua unida. Las desventajas son que el instrumento es caro, tiene altos costos de mantenimiento y requiere una calibración precisa. El instrumento representativo es un analizador de agua por vibración magnética nuclear con una precisión de medición de ≤0,5% y un rango de medición de agua de 0,05%~100%. Los principales factores que influyen son el flujo de material, la densidad aparente y la temperatura, que pueden medirse online. 1.4.2 Método de rayos X 1) La espectroscopia de reflectancia del infrarrojo cercano (NIRS) se aplicó a la determinación de la humedad del grano en 1964. Dado que diferentes moléculas tienen diferentes características de absorción de luz infrarroja cercana de diferentes longitudes de onda, cuando una muestra se irradia con luz infrarroja cercana (longitud de onda 1940 nm), la intensidad de la luz reflejada de manera difusa está relacionada con el contenido del componente de la muestra y obedece a la Ley de Lambert-Beer. Este método es rápido y sencillo. No requiere secar el grano. Se puede detectar simplemente haciéndolo fluir frente al instrumento. Sin embargo, es sólo una tecnología de medición de la superficie y es difícil reflejar la humedad volumétrica (humedad interna). ) de toda la sustancia. La precisión de la medición se ve afectada por el tamaño, la forma y el efecto de densidad. El instrumento representativo es el XY617-B, con una precisión de medición ≤0,2%, un tiempo de medición de 0,04 segundos y un rango de medición de 0~45%. Los principales factores que influyen son el tamaño, la forma y la densidad de las partículas. Este método se puede utilizar para mediciones en línea. 2) El método de absorción de microondas comenzó en la década de 1940. Utiliza la absorción de energía de microondas por la humedad en el grano o los cambios en parámetros como la frecuencia de resonancia y la fase de la cavidad resonante de microondas con la humedad para medir indirectamente el contenido de humedad. [13]. Sus ventajas son alta sensibilidad, velocidad rápida, seguridad, ausencia de daños a los materiales, medición continua en línea y fácil digitalización y visualización en línea de las señales de medición. Su desventaja es que el límite de detección inferior no es lo suficientemente bajo y puede causar fácilmente interferencias de ondas estacionarias; El valor medido real está relacionado con la composición del material y las diferentes variedades deben calibrarse por separado. El instrumento representativo es un medidor de humedad por microondas en línea con una precisión de medición de 0,65438 ± 0 %, un tiempo de medición de 0,5 s y un rango de medición de humedad de 0 ~ 40 %. Los principales factores que influyen son la variedad, el material, la forma y la densidad, que se pueden medir online. 1.4.3 Medidor de humedad de neutrones Desde el exitoso desarrollo del medidor de humedad de neutrones en los Estados Unidos en la década de 1940, países de todo el mundo han desarrollado medidores de humedad de neutrones para diversos fines y los han comercializado. Mide el contenido de humedad de los granos midiendo el número de pulsos de voltaje generados por un detector de neutrones lento. El analizador de humedad de neutrones tiene las ventajas de una alta linealidad, un instrumento de corte sensible a alta humedad, puede medir la humedad de los granos congelados, no daña la estructura del grano y no afecta el estado operativo normal de los granos. La desventaja es que las características de dispersión del hidrógeno son inestables y la teoría es imperfecta y requiere calibración manual. Además, la densidad de las partículas y el volumen de medición tienen una gran influencia en su precisión. El instrumento representativo es el tipo 503, con una precisión de medición del 0,5%. El rango de medición del agua es de 0 ~ 20%. Los principales factores que influyen son la densidad y el volumen. Este método se puede utilizar para mediciones en línea. 2. Principales métodos para detectar la pérdida de humedad del grano 2.1 Método del horno 2.1.1.005°C El método de peso constante utiliza una temperatura ligeramente superior al punto de ebullición del agua (1,05±2°C) para evaporar toda el agua en el modo cuantitativo de trituración, y Calcule la humedad en función de la masa del contenido de agua perdido.