基于微波技术的谷物特性分析与检测装置设计

摘要

针对传统谷物食用品质检测方法存在检测速度慢的问题,提出了一种基于微波自由空间测量的快速检测方法,并设计了一种新型谷物品质检测装置.采用自由空间传输反射法进行测量,借助矢量网络分析仪获取小麦粉与滑石粉的介电常数,分析其特征谱.分析结果表明,根据两种粉末介电常数的差异对其进行区分是可行的.检测装置基于两次外差混频电路结构,采用自主设计的微波天线探测腔实现微波信号耦合及外部电磁屏蔽,能够有效减少检测误差.系统以STM32单片机为控制核心,通过串口与上位机进行实时通信,即时显示检测结果.以小麦粉和滑石粉为样本进行试验,分析其频谱变化曲线并采用反向传播(BP)神经网络对谷物粉进行鉴别分类.模型对样本的鉴别正确率为97.1％.该设计可推广用于区分不同种类与品质的谷物.