木材含水率测定系统设计开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

目的:我国作为一个人均林地严重偏少的国家,据统计我国人均森林蓄积量为9.048m^3,只有世界人均72m^3的12.6%。同时我国木材加工业普遍存在节能意识差,管理粗放,一次能源利用率仅30%左右,为发达国家的4~6倍。当前正面临木材的供给量远不能满足需求量的紧要问题,如何更好地提高木材的利用率已成为解决木材供需矛盾的主要途径之一。木材干燥是一种改善木材性能、保证木制品质量、提高木材利用率的重要技术手段。因此,提高木材干燥质量和干燥效率成为了解决问题的关键。

目前,干燥窑大多采用手动或者半自动控制,很少采用全自动系统来控制,过程参数测试大多还是人工读数。这样的方法效率低、测量误差大。而干燥过程参数检测的准确性,直接影响到木材干燥的质量。如果干燥参数检测误差太大,那么将加大干燥的成本,增加木材干燥的周期。为了减轻木材干燥过程中操作工劳动的强度,减少操作工人为带来的测量误差,提高木材的干燥质量,就需要采用先进的测量手段,设计高精度、低成本、实时性强、稳定性好的智能化木材含水率自动测试系统。

意义:木材含水率测定系统用于在干燥窑内高温高湿的恶劣环境中,准确的测出木材的含水率。采用木材含水率基准进行木材干燥时,木材含水率作为重要的参数对象会直接影响到木材干燥质量。将木材含水率的测量智能化是实现木材干燥窑自动控制系统的前提条件,也是木材干燥自动控制实施的关键性技术难题之一。除此之外,伴随着我国木材深加工的不断发展,对木材的质量要求也在不断提高,如何正确合理地对木材含水率进行测量,是决定成品材好坏的重要因素,也是提高加工后木制产品质量的重要因素。对木材含水率进行准确的测量,既是保证木制品质量的关键,也是节约能源、降低成本的重要手段,它的重要性和经济效果也越来越被人们所认识。

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2. 国内外研究现状分析

1. 电阻法

电阻法也称电导法。利用的是木材的一种电学特性,即利用木材中所含水分的多少对电阻的影响。当木材含水率在5%---25%范围内时,木材电阻的对数与含水率的数值几乎成线性关系,利用木材的这种特性,可以通过测量插入木材探针两端的电阻阻值来得到木材的含水率。电阻法的优点是操作起来十分简便,但是受温度的影响较大,测得的木材含水率只能反应木材局部的含水率不能反应木材整体的含水率。且由于木材水分分布的不均匀性,将会带来测量误差,使测量精度不高。电阻法的测量精确范围一般在5%--25 %,木材含水率在25%以上时电阻法测量的误差较大。因为电阻法操作起来比较方便,所以市场上很多木材含水率测试仪都采用这种方法来测得木材的含水率。

2. 电容法

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3. 研究的基本内容与计划

本研究根据研究目的和意义,考虑设计内容主要包括以下几点:

(1)研究木材含水率的测量方法,并分析这些方法的优缺点。从中选出适合本设计的木材含水率检测方法。确定智能木材含水率测定系统总体方案的设计,主要包括智能木材含水率测试系统的硬件结构设计和软件结构设计。

(2)设计测量木材电阻的前置电路,对前置电路的信号提取电路进行改进,建立数学模型,并对改进后的电路进行实验分析。

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4. 研究创新点

该系统以单片机为核心,用动态补偿的方法来消除系统的零点漂移和温度漂移所引起的误差。并且通过大量测量数据建立木材含水率工艺库,然后对木材的数据进行处理、分析,尽最大可能减少实验误差,增强所设计系统的可用性。

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