基于Thz-TDS系统的淀粉含水率测量研究

论文摘要

淀粉是人类最主要的食物热量来源，也是糖类在自然界中最主要的存在形式，同时淀粉在食品工业以及医药行业中有着举足轻重的地位。由于淀粉的含水率对其的物理特性有着极大的影响，因此不仅在工业的应用中，淀粉自身的存储和使用也对其含水率的控制提出了一定的要求。由于淀粉的吸湿性十分强烈，含水率随环境的变化十分迅速，传统的烘干称重法虽然精度较高但耗时过长，操作程序也比较复杂，不能反映样品含水率的快速变化情况。因此实践中，特别是在环境不稳定或湿度变化较大时，快速测定淀粉的含水率就是一项很有价值的工作。实践应用对测量方法提出了时效性，准确度，安全性，连续性等要求，因此这些需求就是实验探寻的方法所要达到的目标。实验中采用便携式的太赫兹时域光谱（Thz-TDS）系统，通过对淀粉样品的时域透射波形的峰值强度衰减参数F和峰值位置延迟参数T情况作大量的测量和分析，得到Thz参数与含水率间的拟合关系。同时实验中分为高含水率与低含水率两部分使用不同的样品制备方法，使得测量的结果保持真实有效，误差在可接受的范围内。最后将平行测量的数据与拟合曲线相互交叉，验证了该测量方法误差的真实性。实验在最后尝试提出了F与T的参数联合模型，试图将参数混合以提高模型的健壮性。虽然这种处理导致了误差的升高，但在复杂的现场环境和测量不稳定性条件下，这种方法更能保证测试数据的可靠性。实验结果表明，本实验建立了一个基于Thz-TDS系统的淀粉含水率测量的理想方法。该方法达到了实践中对测量速度、精度、安全等各项需求，并保持了较低的误差率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 Thz 领域介绍
• 1.2 Thz 的优良性质
• 1.3 国内外 Thz 应用的进展和综述
• 1.4 淀粉特性的介绍
• 1.5 本实验的意义
• 2 实验方案设计
• 2.1 Thz-TDS 时域光谱技术
• 2.2 Thz 产生与探测方法比较
• 2.3 淀粉与水混合物的特性
• 2.4 标准称重法操作
• 2.5 实验所用仪器及设备选择
• 2.6 TDS 调试及问题解决
• 2.7 实验方案设计
• 2.8 实验材料的选择
• 2.9 本章小结
• 3 初步实验
• 3.1 初步定性实验
• 3.2 夹具样品的制备
• 3.3 确定实验步骤与初步定量实验
• 3.4 本章小结
• 4 夹具样品实验
• 4.1 样品测试结果
• 4.2 时域峰值延迟作为自变量
• 4.3 时域峰值强度衰减作为自变量
• 4.4 夹具样品实验的结果汇总给与分析
• 4.5 本章小结
• 5 压片样品实验
• 5.1 压片与数据等效可行性分析
• 5.2 实验操作流程与问题分析
• 5.3 实验数据处理
• 5.4 淀粉样品 A 和 B 的实验结果
• 5.5 交叉误差计算
• 5.6 建立参数联合模型
• 5.7 本章小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献