农业物料的电学特性.ppt

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1、第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性教学内容：教学内容：l 基本概念基本概念l 农业物料的电学特性及农业物料的电学特性及 其测定其测定l 在农业工程中的应用在农业工程中的应用1第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性8 8-1 -1 基本概念基本概念教学内容：教学内容：一、电阻和电导一、电阻和电导 二、介电特性二、介电特性 三、静电特性三、静电特性 四、生物电四、生物电2第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电

2、学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性 近年来，农业物料的电学特性在农业工程和食品工程近年来，农业物料的电学特性在农业工程和食品工程中获得了日益广泛的应用。从广义上说，中获得了日益广泛的应用。从广义上说，农业物料的电农业物料的电学特性可分为二类学特性可分为二类：一类是在物料内部存在某种能量而产生电位差，例如一类是在物料内部存在某种能量而产生电位差，例如生物物料中的生物电位差；生物物料中的生物电位差；另一类是指影响物料所在空间的电滋场及电流分布的另一类是指影响物料所在空间的电滋场及电流分布的一些特性，例如电阻、电导、介电特性等。一些特性，例如电阻、电导、介电特性等。本章只讨论后一类电学特性。

3、本章只讨论后一类电学特性。3第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性一、电阻和电导一、电阻和电导 1.1.电阻和电阻率电阻和电阻率 电路的欧姆定律指出，导体内的电流强度电路的欧姆定律指出，导体内的电流强度I I 与其两端的电位差与其两端的电位差V V成正比，即成正比，即 V=IR V=IR，这里，这里R R为为导体的电阻。电阻导体的电阻。电阻R R可由下式确定可由下式确定：式中式中 R 电阻（电阻（）；）；L 导体长度（导体长度（m）；）；A 导体横截面积（导体横截面积（m2）；）；导体的电阻率（导体的电阻率（m）。）。4第八章第八章第

4、八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性 电阻率电阻率是用来比较各种物质相对的电阻大小的量，又是用来比较各种物质相对的电阻大小的量，又称比电阻。可用下式加以定义称比电阻。可用下式加以定义:式中式中 电阻率（电阻率（m）；）；e 电荷（电荷（C）；）；N 单位体积内的电子数；单位体积内的电子数；t 两次碰撞间的电子平均自由飞行时间（两次碰撞间的电子平均自由飞行时间（s）；）；m 电子质量。电子质量。5第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性 由以上两式可知，电阻由以上两式可知，电阻R是与导体尺寸

5、有关的量，而电阻是与导体尺寸有关的量，而电阻率率是与导体尺寸无关的量。因此，电阻率是表征导体性质的是与导体尺寸无关的量。因此，电阻率是表征导体性质的一个物理量。一个物理量。农业农业物料的电阻率不仅与物料性质有关，而且还与含水率物料的电阻率不仅与物料性质有关，而且还与含水率和温度有关和温度有关。温度升高引起电子间频繁的碰撞，导致碰撞时间。温度升高引起电子间频繁的碰撞，导致碰撞时间缩短，从而使电阻率增大。缩短，从而使电阻率增大。电阻率与物料内的自由电子数成反比。由于金属在单位体电阻率与物料内的自由电子数成反比。由于金属在单位体积内的电子数远比非金属材料多，因此金属电阻率比非金属材积内的电子数远比非

6、金属材料多，因此金属电阻率比非金属材料低得多。真空是一个极湍情况，由于真空中不存在自由电子，料低得多。真空是一个极湍情况，由于真空中不存在自由电子，其电阻率为无限大。具有低电阻率的金属材料，在温度一定时其电阻率为无限大。具有低电阻率的金属材料，在温度一定时电阻率不变，而气体、非金属材料和半导体则不是这样。电阻率不变，而气体、非金属材料和半导体则不是这样。6第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性2.2.电导和电导率电导和电导率 电导是描述物体传导电流性性能的物理量，记作电导是描述物体传导电流性性能的物理量，记作G。物。物体的电导是指该物

7、体所通过电流与该物体所加电压的比值。体的电导是指该物体所通过电流与该物体所加电压的比值。对于直流电路而言，这个数值就是电阻的倒数，其单位为对于直流电路而言，这个数值就是电阻的倒数，其单位为 S。电导率是电阻率的倒数电导率是电阻率的倒数，记为，记为其单位为其单位为 S/m。电导和电导率的差别在于前者是对具。电导和电导率的差别在于前者是对具体物体而言，因此它除了与物质性体物体而言，因此它除了与物质性 能有关外，还与该物能有关外，还与该物体的大小、形状与导电时的端点位置有关，而电导率则体的大小、形状与导电时的端点位置有关，而电导率则仅与物质的性质有关。仅与物质的性质有关。7第八章第八章第八章第八章

8、农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性 介电常数是描述物料电特性的一个重要参数，在交流电介电常数是描述物料电特性的一个重要参数，在交流电场中它们与电导率有如下关系场中它们与电导率有如下关系:8第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性 电阻率及电导率在确定农业物料及食品的含水率和其它电阻率及电导率在确定农业物料及食品的含水率和其它物理化学特性方面有着广泛的应用。由于生物物料电阻率物理化学特性方面有着广泛的应用。由于生物物料电阻率很低，所以电阻率及电导率大部分局限于含水率测定很低，所以电阻率及电导率大部分局

9、限于含水率测定上。上。另外，对于某些高电阻率或低电导率的物料，由于是良另外，对于某些高电阻率或低电导率的物料，由于是良好的电介质，它们在加热，干燥、水分测定和质量检测与好的电介质，它们在加热，干燥、水分测定和质量检测与控制方面获得了广泛应用。控制方面获得了广泛应用。9第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性二、介电特性二、介电特性 1.电电介介质质的极化和介的极化和介电电常数常数 按导电性质的不同，物体可分为导体和非导体（电介质）。按导电性质的不同，物体可分为导体和非导体（电介质）。导体可分为两类，一类导体是电子导体，如金属，它是由自导

10、体可分为两类，一类导体是电子导体，如金属，它是由自由电子运动而导电的；另一类是离子导体，如电解质，它是由电子运动而导电的；另一类是离子导体，如电解质，它是依靠离子定向运动而导电。依靠离子定向运动而导电。电介质其分子中的电子受到很大束缚力，致使电子不能自电介质其分子中的电子受到很大束缚力，致使电子不能自由移动，故电介质在一般情况下是不导电的。空气、玻璃，由移动，故电介质在一般情况下是不导电的。空气、玻璃，橡胶及很多有机物都是良好的电介质，一些农业物料在某种橡胶及很多有机物都是良好的电介质，一些农业物料在某种程度上也属于电介质。程度上也属于电介质。10第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农

11、业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性电介质极化：电介质极化：有极分子：转向极化有极分子：转向极化无极分子：位移极化无极分子：位移极化偶极子转动偶极子转动+无电场时有电场时+无电场时有电场时+11第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性通常所指的介电特性主要有三项，即通常所指的介电特性主要有三项，即相对介电常数相对介电常数 ，相对相对介质损耗因数介质损耗因数 和介和介质损耗角正切质损耗角正切 tg，它们之间关系可用，它们之间关系可用下式表示下式表示：12第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料

12、的电学特性农业物料的电学特性电介质的相对介电常数可定义为电介质的相对介电常数可定义为：式中式中 C以某种材料为介质时的电容器的电容；以某种材料为介质时的电容器的电容；C0 以真空为介质时的电容器的电容。以真空为介质时的电容器的电容。相对介电常数相对介电常数 是物料实际介电常数是物料实际介电常数和真空介电常数和真空介电常数0 的比值，是一个无量纲的量，可写成的比值，是一个无量纲的量，可写成：真空的介电常数真空的介电常数0 为为 8.8510-14Fcm。13第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性 介电常数是表示物料可能贮存的电场能量，它

13、应映该物料介电常数是表示物料可能贮存的电场能量，它应映该物料提高电容器电容量的能力。其值变化范围很大，空气为提高电容器电容量的能力。其值变化范围很大，空气为1，20时的水为时的水为 80，对于一定的混合物具值甚至更高。，对于一定的混合物具值甚至更高。14第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性15第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性电导率随温度的变化电导率随温度的变化16第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性2.介介

14、质损质损耗耗 将平板电容器将平板电容器两两极板间充以电介质，在高极板间充以电介质，在高频电场作用下电介质将被极化，有极分子在电频电场作用下电介质将被极化，有极分子在电场中不断地作取向运动，分子间发生碰撞和摩场中不断地作取向运动，分子间发生碰撞和摩擦将消耗电能并转为热能，使得介质发热。这擦将消耗电能并转为热能，使得介质发热。这种因介质在电场作用下发热而消牦的能量称为种因介质在电场作用下发热而消牦的能量称为介质损耗介质损耗介质损耗介质损耗。在交变电场中介质放出的热能，随交变频在交变电场中介质放出的热能，随交变频率的提高及电场强度的增强而增多率的提高及电场强度的增强而增多。此外，介质损耗还和介质的介

15、电特性有关。此外，介质损耗还和介质的介电特性有关。17第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性电介质在交流电场中吸收的电能为电介质在交流电场中吸收的电能为：P吸收能量（W）V有效电压（V）I有效电流（A）C电容（F）A电容器平板面积（cm2）d电容器平板间距（cm）损耗角相位角 由上式可知，在场强不变的情况下，吸收能量是和频率由上式可知，在场强不变的情况下，吸收能量是和频率成正比的。因此，在电介质加热应用中一般部是在高频下进成正比的。因此，在电介质加热应用中一般部是在高频下进行的。行的。18第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农

16、业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性三、静三、静电电特性特性 静静电电特特性性的研究是以的研究是以库仓库仓定律定律为为基基础础的。按此定律，相距的。按此定律，相距为为 r 的两个点的两个点电电荷荷 q1 和和q2 之之间间的相互作用力的相互作用力为为：式中式中K为为比例常数，其比例常数，其值值决定于各量所决定于各量所选选的的单单位位。在国在国际单际单位位制中，制中，K=1/(4 0)=9 109Nm2/C2，0 为为真空中介真空中介电电常数。常数。19第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性 在静在静电场电场中，中，单单

17、位点位点电电荷所受的力是表征荷所受的力是表征该电场该电场中中给给定定点的点的电场电场性性质质的物理量，称的物理量，称为为电场电场强强度度。物料表面保持物料表面保持电电荷能力的不同是静荷能力的不同是静电电分离的基本原理。分离的基本原理。在静在静电电分离中，分离中，应应用平行金属板用平行金属板电电容器，将需要容器，将需要进进行分离行分离的物料作的物料作为电为电介介质质置于平板之置于平板之间间。这时这时，在任一平板上的，在任一平板上的电电荷量荷量q 都是都是该电该电容器容器电电容容 C 与平板与平板间电间电位差位差 V 的乘的乘积积，即即20第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学

18、特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性当平行平板当平行平板间间装有装有电电介介质时电质时电容器容器电电容容为为:式中式中 A 为为每个板的面每个板的面积积，d 为为板板间间距离距离。由于板由于板间电场间电场强强度是均匀的，由度是均匀的，由 E=F/q1 得得故故21第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性四、生物电四、生物电 生物体内生物体内电电位的存在是众所周知的，位的存在是众所周知的，许许多禽畜在活多禽畜在活细细胞、胞、组织组织和肌体的不同点之和肌体的不同点之间间均能均能测测得得电电位差。位差。应应激激细细胞胞膜膜电势电势差差还还

19、能在神能在神经经和肌肉和肌肉细细胞表面胞表面产产生一种自身生一种自身传传播的播的电电流。从受精蛋两端也能流。从受精蛋两端也能测测出出电电位差，而且位差，而且电电位差位差1520mV的将是雄性，的将是雄性，37mV 的的则则是雌性。不是雌性。不仅动仅动物如此，物如此，在植物中也在植物中也发现发现有生物有生物电电，发发芽期芽期间间种子胚芽和其他部位种子胚芽和其他部位间间就有就有电电位差，光合作用中阳光照射的明暗部位也有位差，光合作用中阳光照射的明暗部位也有电电位位差，差，这这种情况在切开的种情况在切开的马铃马铃薯和番茄中也能薯和番茄中也能发现发现。经试验经试验，植株受到机械、化学或植株受到机械、化

20、学或热热流的刺激流的刺激时时，在受，在受伤伤和完整的部和完整的部位位间间存有存有电电位差，而且位差，而且电电位差位差值还值还随随伤势伤势而增加。而增加。22第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性23第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性 生物体的组织和细胞所进行的生命活动都伴随生物体的组织和细胞所进行的生命活动都伴随电现象，产生一定的电位变化，通常把这种生物体电现象，产生一定的电位变化，通常把这种生物体内的电现象称为内的电现象称为生物电生物电。它反映了生命活动中的一。它反映了

21、生命活动中的一些物理化学变化，与生物体的新陈代谢有关。一旦些物理化学变化，与生物体的新陈代谢有关。一旦生命停止，生物电也即消失。生命停止，生物电也即消失。24第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性植物损伤电位差：植物损伤电位差：正常部位与损伤部位间存在电位差，电位正常部位与损伤部位间存在电位差，电位差大小与检测点距离、受损时间有关。差大小与检测点距离、受损时间有关。植物刺激电位差：植物刺激电位差：受机械、物理、化学等刺激产生的电位差，受机械、物理、化学等刺激产生的电位差，与刺激强度有关。与刺激强度有关。植物光照电位差：植物光照电位差：

22、光照部位与未光照部位间、叶绿素含量不光照部位与未光照部位间、叶绿素含量不同部位间存在电位差，与光照时间、强度等有关。同部位间存在电位差，与光照时间、强度等有关。应用：鸡蛋受精卵的检测应用：鸡蛋受精卵的检测 种子发芽势的检测种子发芽势的检测 心电图、脑电图等心电图、脑电图等 生物发光、发电等生物发光、发电等25第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性8 8-2 2 农业物料电学学特性及其测定农业物料电学学特性及其测定教学内容：教学内容：一、农业物料介电特性及测定一、农业物料介电特性及测定二、农业物料的其它电学物性二、农业物料的其它电学物性

23、 及测定及测定26第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性一、农业物料介电特性及测定一、农业物料介电特性及测定 农业农业物料介物料介电电特性包括特性包括介介电电常数常数、介介质损质损耗因数耗因数和和介介质损质损耗角正切耗角正切等。等。这这些特性些特性对对研究介研究介质质加加热热和干燥、和干燥、预测预测物料在射物料在射频电频电场场中的性状以及控制昆虫和含水率中的性状以及控制昆虫和含水率测测定方面都有重要定方面都有重要应应用。用。1.农业农业物料介物料介电电特性特性测测定定 介介电电特性有多种特性有多种测测定方法定方法。当当频频率范率范围为

24、围为 1-107Hz 时时可用西林可用西林电桥电桥法，当法，当频频率范率范围为围为 104 一一 108Hz 时时可用可用谐谐振回路法，当振回路法，当频频率范囤率范囤为为 108-1011Hz 时时可用可用驻驻波法，当波法，当频频率范率范围为围为 1011 一一 1017Hz 时时可采可采用行波怯。下面用行波怯。下面简单简单介介绍谐绍谐振法和振法和电桥电桥法法测测定原理。定原理。27第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性(1)谐谐振法振法 谐谐振法可用振法可用 Q 表来表来恻恻定。定。Q 表是一个由可表是一个由可调频调频率的振率的振荡

25、荡器激励一个器激励一个 RLC 电电路，如路，如图图所示。所示。28第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性(2)电桥电桥法法 电桥电桥法是在低法是在低频频下下测测量量物料介物料介电电系数的系数的介介质损质损耗正耗正切切的主要方法。它的的主要方法。它的测测量原量原理是把被理是把被测试样测试样作作为为一个一个桥桥臂，其它三个臂，其它三个桥桥臂的阻抗是臂的阻抗是已知的，已知的，调节电桥调节电桥达到平衡达到平衡。根据平衡条件求出根据平衡条件求出试样试样的并的并联联等等值电值电容和容和电电阻，从而阻，从而计计算出算出试样试样相相对对介介电电常数

26、和常数和损损耗角正切。耗角正切。29第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性 农业农业物料的介物料的介电电特性受特性受电场频电场频率、物料密度、含水率、率、物料密度、含水率、环环境温湿度等的影响境温湿度等的影响电场频率对介电特性的的影响电场频率对介电特性的的影响30物料含水率、温度较物料含水率、温度较低时所得变化规律低时所得变化规律含水率、温度变化的含水率、温度变化的影响不计影响不计含水率对介电含水率对介电特性的影响特性的影响31物料中水分不同存在形式对能量吸物料中水分不同存在形式对能量吸收的影响收的影响结合水：吸收能量少结合水：吸收能

27、量少自由水：吸收能量多自由水：吸收能量多含水率低，物料中水分多为结含水率低，物料中水分多为结合水，吸收能量少，损耗因数合水，吸收能量少，损耗因数变化小变化小温度的影响温度的影响低于冷冻温度时：介电常数、低于冷冻温度时：介电常数、介质损耗因数较小介质损耗因数较小高于冷冻温度时：高于冷冻温度时：吸湿性材料：吸湿性材料：T，”r 非吸湿性材料：非吸湿性材料：T高频，高频，”r 微波，微波，”r 32第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性温度对介电特性的的影响温度对介电特性的的影响（3GHz）33第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农

28、业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性密度对介电特性密度对介电特性的影响的影响34第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的介电特性参数农业物料的介电特性参数35第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性36第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性二、农业物料的其它电学特性二、农业物料的其它电学特性 可可见见光：波光：波长约为长约为0.400.77m；不可；不可见见光：波光：波长长0.771000m 的

29、的红红外外线电线电磁波磁波，波波长长0.390.04m 的紫外的紫外线电线电磁波。磁波。1.红红外外线线作用作用 （1）热热效效应应和穿透能力；（和穿透能力；（2）散）散发发水分而水分而获获得均匀得均匀干燥；（干燥；（3）杀杀虫虫灭灭菌；（菌；（4）近）近红红外的光外的光谱谱分析法可以准分析法可以准确快速地确快速地测测定谷物、定谷物、饲饲料、料、烟草等烟草等农产农产品的品品的品质质和主要成和主要成分；（分；（5）远红远红外探外探测测器可探器可探测测森林灾情、作物森林灾情、作物长势长势和和预报预报病虫害等。病虫害等。37第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学

30、特性农业物料的电学特性2.紫外紫外辐辐射（紫外光射（紫外光）（1）具有光激）具有光激发发光光现现象；象；（2）根据种子）根据种子细细胞和化学成不同，在紫外光照射下胞和化学成不同，在紫外光照射下发发不同色的光，不同色的光，检验检验外外观观相同的种子相同的种子纯纯度，度，（3）剔除受霉菌（包括五米黄曲霉素）感染的谷物）剔除受霉菌（包括五米黄曲霉素）感染的谷物；（4）紫外）紫外辐辐射射对动对动、植物有、植物有较较强强的生化反的生化反应应；强强度适度适当的照射能促使当的照射能促使维维生素生素 D 的的转转化；化；强强度度过过大只用于大只用于对对禽畜禽畜舍消毒和舍消毒和饮饮用水用水杀杀菌。菌。38第八章

31、第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性3.微波微波 波波长长 0.1 0.01 m，更接近，更接近 于于红红外外线线波；特点：反射、波；特点：反射、折射、散射和吸收作用比短波折射、散射和吸收作用比短波显显著，主要是利用著，主要是利用 其其辐辐射的射的热热特性和生物效特性和生物效应应，有利于干燥。，有利于干燥。微波微波热热特性表特性表现为现为透透 入物料内都的能量会被物料入物料内都的能量会被物料 吸收而吸收而转转化化为热为热能。能。应应用：用：（1）加）加热热干燥；干燥；（2）杀灭杀灭食品和谷物的有害微生物；食品和谷物的有害微生物；（3）恰当

32、的）恰当的剂剂量下，可激活量下，可激活细细胞，胞，处处理种子理种子时时会增加会增加发发芽率。芽率。39第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性4.射射线线 和放射性同位素波和放射性同位素波长长比紫外比紫外线还线还短，穿透力也短，穿透力也强强。射射线线 穿穿过农业过农业生物有机体生物有机体时时，会使其中的水和其它物，会使其中的水和其它物质电质电离，离，生成游离基或离子，从而影响到有机体的新生成游离基或离子，从而影响到有机体的新陈陈代代谢谢。用。用射射线辐线辐射射处处理可推理可推迟迟果菜的完熟期，抑制果菜的完熟期，抑制块块根、根、块块茎和茎

33、和鳞鳞茎的茎的发发芽和延芽和延缓缓蘑菇的破膜开蘑菇的破膜开伞伞。应应用：用：（1）诱变诱变育种。育种。（2）杀杀菌保菌保鲜鲜（），出口），出口农产农产品需品需经经射射线杀线杀菌菌处处理。理。40第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性8 8-3 3 在农业工程中的应用在农业工程中的应用教学内容：教学内容：一、含水率测定一、含水率测定二、介质的加热和干燥二、介质的加热和干燥三、农产品质量评定的控制三、农产品质量评定的控制四、种子的电处理四、种子的电处理41第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业

34、物料的电学特性一、含水率测定一、含水率测定 利用利用电电特性特性测测定物料的含定物料的含水率已沿用多年，水率已沿用多年，这这些些电电特性特性是指是指电导电导率、率、电电容，微波容，微波损损耗耗和介和介电电特性等。特性等。利用利用电导电导率率测测定含水率，定含水率，简简便灵敏，比便灵敏，比较较常用。常用。测试测试原原理如理如图图所示，其所示，其电电路中含有两路中含有两个惠斯登个惠斯登电桥电桥。42第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性利用利用电电特性特性测测定定农业农业物料含水率是物料含水率是基于水的介基于水的介电电常数高达常数高达 8

35、0，而，而农业农业物料其它成分的介物料其它成分的介电电常数常数则则低得多。低得多。例如，碳水化合物的介例如，碳水化合物的介电电常数常数为为 3-5；蛋自；蛋自质为质为 4-6，脂防，脂防为为 2-5。通通过实验过实验研究已找出一些物料的含研究已找出一些物料的含水率和介水率和介电电常数的关系。下常数的关系。下图为图为一一种利用介种利用介电电常数常数测测定含水率的定含水率的实验实验装置，可用于装置，可用于测测定胡定胡萝萝卜之卜之类类蔬菜蔬菜含水率的含水率的测测定。定。43第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性水分与水分与许许多多电电特性有

36、特性有较较好的好的线线性关系，根据性关系，根据这这些关系已研些关系已研制了制了电电阻式、阻式、电电容式、容式、电电感式和介感式和介电电式等水分式等水分测测定定仪仪。44第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性二、介质的加热和干燥二、介质的加热和干燥 利用介利用介质损质损耗原理，可耗原理，可对对食品和食品和农产农产品品进进行加行加热热和烘和烘干。按干。按频频率不同可分率不同可分为调频为调频加加热热和超高和超高频频加加热热两种。高两种。高频频加加热热的的频频率力率力 1-150MHZ，超高，超高频频（微波）加（微波）加热热的的频频率率为为

37、915-2450MHz。介介质质加加热时热时能量由物料自身析出，物料本身是能量由物料自身析出，物料本身是热热源。源。固此介固此介质质加加热时热时物料内部和外部同物料内部和外部同时时生生热热，干燥，干燥过过程在物程在物料内部和外部同料内部和外部同时进时进行，由于行，由于热热量向周量向周围围空气空气扩扩散，物料散，物料表面温度甚至比物料内都表面温度甚至比物料内都还还低，不会低，不会产产生表面生表面过热现过热现象。象。加加热热均匀而快速是介均匀而快速是介质质加加热热的的显显著著优优点。点。45第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性 下下图为

38、图为微波炉的加微波炉的加热热系系统统、它由密封箱体，、它由密封箱体，带带有有变变压压器的能源，微波器的能源，微波发发生器或磁控管、生器或磁控管、传输传输部分和部分和搅动搅动装装置等置等组组成。成。46第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性三、农产品质量评定的控制三、农产品质量评定的控制 电电特性可用于特性可用于评评定食品和定食品和农产农产品的品品的品质质。例如，。例如，测测定干燥后玉米粒的定干燥后玉米粒的热损伤热损伤、冻伤冻伤种子的成活力；种子的成活力；测测定植定植物体的机械物体的机械损伤损伤程度及抗霜程度及抗霜冻冻能力；能力；测测定

39、蛋定蛋类质类质量及量及鱼鱼的新的新鲜鲜程度等。程度等。v利用利用电电容及直流容及直流电电阻可估量玉米粒的受阻可估量玉米粒的受热损伤热损伤的程度。的程度。v利用利用电电阻抗及阻抗及电导电导率可率可检测检测植物的抗冷植物的抗冷冻冻能力。能力。v利用利用电电特性可特性可测测定棉花定棉花纤维长纤维长度的分布情况。度的分布情况。47第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性48第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性49第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的

40、电学特性农业物料的电学特性四、种子的电处理四、种子的电处理-选种选种(农业物料分离农业物料分离)电处电处理是指理是指为为了一定目的了一定目的对对物料施以物料施以电电能的能的过过程。谷程。谷物及种子的物及种子的电处电处理包括理包括对对害虫的控制、改善害虫的控制、改善发发芽能力以及芽能力以及种子分种子分选选等。其中介等。其中介质质加加热热，特，特别别是射是射频频下加下加热热可使种子可使种子麦芽能力明麦芽能力明显显提高。由于加提高。由于加热热均匀，受到广泛注意。均匀，受到广泛注意。在一些小豆在一些小豆类类种子中大多混有一种硬皮种子，它有一种子中大多混有一种硬皮种子，它有一层层不透水的外皮，阻止水分不

41、透水的外皮，阻止水分进进入，从而减入，从而减缓缓了了发发芽芽过过程，程，不能与正常种子一起不能与正常种子一起发发芽。采用芽。采用电电加加热处热处理可使硬皮种子理可使硬皮种子明明显显减少，正常子苗明减少，正常子苗明显显增加。由于增加。由于电电加加热热快速且均匀，快速且均匀，不会使种子不会使种子产产生生损伤损伤。50第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性 利用静利用静电电原理可以分原理可以分离和清离和清选选种子。下种子。下图图所示所示一种种子静一种种子静电电分分选选装置。装置。它由料斗、它由料斗、导电输导电输送送带带、25kV 及及 90

42、 A 的直流的直流电电源、源、双向射束双向射束电电极、极、调节调节隔板隔板及收集装置等及收集装置等组组成。根据成。根据种子及种子及夹杂夹杂物物电导电导率的不率的不同，按静同，按静电电作用原理将好作用原理将好种子清种子清选选出来。出来。51第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性 物料受极化后的电荷量与物料和输送带之间的吸附力物料受极化后的电荷量与物料和输送带之间的吸附力有关，在重力、吸附力作用下实现分离有关，在重力、吸附力作用下实现分离52第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性

43、53第八章第八章第八章第八章 农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性农业物料的电学特性米双山，介电式种子分选机理及其设备的研究米双山，介电式种子分选机理及其设备的研究 别传爽，介电式种子分选机理的研究别传爽，介电式种子分选机理的研究刘宝林，坚果壳仁静电特性和分离试验研究刘宝林，坚果壳仁静电特性和分离试验研究孙剑峰，高压静电场在水分蒸发和物料干燥方面的应用研究孙剑峰，高压静电场在水分蒸发和物料干燥方面的应用研究汪喜波，红外辐射与对流联合干燥的理论分析及试验研究汪喜波，红外辐射与对流联合干燥的理论分析及试验研究张佩，静电场干燥脱水机理及其在物料干燥中的应用研究张佩，静电场干燥脱水机

44、理及其在物料干燥中的应用研究李修渠，食品物料的电特性及其应用研究李修渠，食品物料的电特性及其应用研究方胜，高压静电场下番茄贮藏的研究方胜，高压静电场下番茄贮藏的研究丹阳，高压静电场及多胺处理对果实采后生理的影响丹阳，高压静电场及多胺处理对果实采后生理的影响丹阳，高压静电场对番茄采后成熟、衰老过程的调控及其机理研究丹阳，高压静电场对番茄采后成熟、衰老过程的调控及其机理研究刘志会，冰温或适温条件下果蔬的高压静电保鲜研究刘志会，冰温或适温条件下果蔬的高压静电保鲜研究王颉，高压静电场处理对几种果品蔬菜采后品质的影响及机理探讨王颉，高压静电场处理对几种果品蔬菜采后品质的影响及机理探讨刘随东，高压静电果蔬

45、贮藏保鲜技术的研究刘随东，高压静电果蔬贮藏保鲜技术的研究 王愈，高压电场处理在番茄贮藏中的应用研究王愈，高压电场处理在番茄贮藏中的应用研究钟葵，高压脉冲电场技术杀菌钝酶效果与对胡萝卜汁品质影响研究钟葵，高压脉冲电场技术杀菌钝酶效果与对胡萝卜汁品质影响研究张刚，静电场对菜豆、青椒和茄子冷害的作用及生理生化影响张刚，静电场对菜豆、青椒和茄子冷害的作用及生理生化影响金学哲，静电喷雾式植酸酶制剂后添加工艺内在规律及应用研究金学哲，静电喷雾式植酸酶制剂后添加工艺内在规律及应用研究孙宇瑞，非饱和土壤介电特性测量理论与方法的研究孙宇瑞，非饱和土壤介电特性测量理论与方法的研究马道坤，车载式农田土壤水分、坚实度与电导率复合测量方法研究马道坤，车载式农田土壤水分、坚实度与电导率复合测量方法研究孙铁雷，功能电场特性及对饲用植酸酶活性影响的试验研究孙铁雷，功能电场特性及对饲用植酸酶活性影响的试验研究胡玉才，鲍鱼的电场环境生物效应研究胡玉才，鲍鱼的电场环境生物效应研究相相关关参参考考资资料料 54