Синтез лінійної статичної характеристики перетворення для вологоміра зерна з ємнісними сенсорами

Автор(и)

  • Олександр Заболотний Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, вул. Чкалова, 17, 61070, Харків, Ukraine
  • Віталій Заболотний Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, вул. Чкалова, 17, 61070, Харків, Ukraine
  • Микола Кошовий Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, вул. Чкалова, 17, 61070, Харків, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.24027/2306-7039.2.2021.236098

Ключові слова:

вимірювання вмісту вологи; ємнісний вологомір; опорний канал; ємнісний сенсор; лінійна статична характеристика перетворення

Анотація

Вміст вологи в зерні є показником якості, параметром, який змінюється в процесі зберігання та переробки і визначає споживчі якості різних продуктів харчування. Міжнародна організація OIML в нормативі OIML R59 “Вологоміри хлібних зернових та олійних культур” обмежує максимально допустиме значення невизначеності вологомірів на рівні, що не перевищує 3% відносної зведеної похибки. Мета дослідження – синтез лінійної статичної характеристики перетворення для вологоміра зерна з чотирма ємнісними сенсорами.

Для отримання лінійної статичної характеристики перетворення було використано метод найменших квадратів. Результат розв’язання системи з чотирьох умовних рівнянь дав можливість зробити висновок, що метод найменших квадратів виявився неефективним, бо отримана статична характеристика перетворення повинна мати кращу лінійність. Наступним кроком для лінеаризації було обчислення відхилень між номінальними значеннями вмісту вологи і значеннями, отриманими внаслідок використання методу найменших квадратів, з подальшою їх апроксимацією за допомогою інструментів лінійної регресії загального виду.

Аналізуючи графіки отриманої статичної характеристики перетворення для різних вологих речовин, можна зробити висновок, що вона виявилась більш ефективною у порівнянні з початковою статичною характеристикою перетворення і статичною характеристикою, отриманою внаслідок використання методу найменших квадратів. Для порівняння було обчислено середньоквадратичну оцінку. Відповідні значення цієї оцінки дорівнюють: 1.3062%, 1.1616% та 0.4158%, що доводить ефективність статичної характеристики, отриманої внаслідок використання лінійної регресії загального виду.

Ключові слова:  вимірювання вмісту вологи; ємнісний вологомір; опорний канал; ємнісний сенсор; лінійна статична характеристика перетворення

Посилання

Hegg M.C., Mamishev A.V. Influence of variable plate separation on fringing electric fields in parallel-plate capacitors. Conference Record of the 2004 IEEE International Symposium on Electrical Insulation. Indianapolis, IN, USA, 2004, pp. 384‒387. doi: https://doi.org/10.1109/ELINSL.2004.1380606

Zabolotnyi O., Koshevoi M. An effective method of bulk materials moisture measurement using capacitive sensors. Journal of Stored Products Research, 2020, vol. 89, 101733. doi: https://doi.org/10.1016/j.jspr.2020.101733

Zabolotnyi O., Zabolotnyi V., Koshevoi M. Primary measuring transducer of moisture content for grain quality control. Ukrainian Metrological Journal, 2020, no. 3, pp. 42‒49. doi: https://doi.org/10.24027/2306-7039.3.2020.216844

Wobschall D. A theory of the complex dielectric permittivity of soil containing water: the semidisperse model. IEEE Transactions on Geoscience Electronics, 1977, vol. Ge-15, no. 1, pp. 49‒58. doi: https://doi.org/10.1109/TGE.1977.294513

Hanai T., Koizumi N., Goto R. Dielectric Constants of Emulsions. Bulletin of the Institute for Chemical Research, Kyoto University, 1962, vol. 40(4), pp. 240‒271.

Nandi N., Bhattacharyya K., Bagchi B. Dielectric relaxation and solvation dynamics of water in complex chemical and biological systems. Chem. Rev., 2000, vol. 100, no. 6, pp. 2013–2046. doi: https://doi.org/10.1021/cr980127v

Goncharenko A.V., Lozovski V.Z., Venger E.F. Lichtenecker’s equation: applicability and limitations. Optics Communications, 2000, no. 174, pp. 19‒32.

de Jong P., Heller G.Z. Generalized linear models for insurance data. New York, Cambridge University Press, 2008. 208 p.

Dunn P.K., Smyth G.K. Generalized Linear Models With Examples in R. New York, Springer Publ., 2018. 562 p. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4419-0118-7

Опубліковано

2021-07-02

Номер

Розділ

Статті