Tahılların Nem İçeriğini Tahribatsız Olarak Ölçebilen Temassız Mikrodalga İletim Tekniği Tabanlı Bir Ölçme Sisteminin Geliştirilmesi

TÜBİTAK Projesi, 2013 - 2016

Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
Başlama Tarihi: Ekim 2013
Bitiş Tarihi: Ekim 2016

Proje Özeti

Modern tarım tekniklerinde, tahılların ve diğer tarımsal ürünlerin nem içeriklerinin doğru, hızlı ve güvenilir biçimde ölçülmesi oldukça önemlidir. Temassız iletim tekniği, mikrodalga teknikleri arasında son yıllarda kullanılan en yaygın yöntemlerden birisidir. Ölçülecek ürünle temassız olması, tahribatsız ölçüme olanak vermesi ve hızlı nem algılama sistemlerinde başarıyla kullanılması başlıca üstünlükleri arasındadır.

Bu çalışmada, farklı fizikomekanik özeliklere sahip seçilmiş tahılların nem içeriği ve hacim ağırlığını 2-4 GHz aralığında ölçebilen temassız mikrodalga iletim tekniği tabanlı ölçme sistemi geliştirilmiştir. Ölçme sistemi, iletim oranını (S₂₁) ölçebilecek mimaride tasarlanmıştır. Ölçülen S₂₁ parametresinden sinyal zayıflaması (A), faz kayması (f), dielektrik katsayısı (ε') ve kayıp faktörü (ε'') değerleri belirlenmiştir. 2450 ve 3500 MHz çalışma frekansında elde edilen ε' ve ε'' parametrelerinden yararlanılarak nem içeriğini ve hacim ağırlığını tahmin edebilen kalibrasyon fonksiyonları geliştirilmiştir Kalibrasyon eşitliklerinin geliştirilmesinde Cole-Cole diyagram tekniği kullanılmışlardır. Denemelerde 2014 ve 2015 hasat döneminden temin edilen buğday, mercimek ve pirinç denenmiştir.

Deneme sonuçlarına göre tahılların nem içeriği ve hacim ağırlığı arttıkça A, f, ε', ve ε'' parametreleri de artış göstermiştir. Buğday, mercimek ve pirinç için çeşit ve yıl farkı dikkate alınmaksızın 2450 ve 3500 MHz’ deki tahmini nem içeriği ve hacim ağırlığı değerleri, deneysel verileri oldukça temsil etmiştir. Özellikle 3500 MHz’ de buğday, mercimek ve pirinç için yapılan tahminlerde nem içeriğinin SEC değerleri sırasıyla % 0.144, 0.168 ve 0.295 y.b. olarak belirlenmiştir. Hacim ağırlıklarının SEC değerleri sırasıyla 11.37, 8.09, 14.16 kg/m³ olarak tahmin edilmiştir. Ölçüm düzeniyle ölçülen buğday, mercimek ve pirincin nem içeriğinin SEP değerleri sırasıyla % 0.217, 0.275 ve 0.322 y.b. olarak belirlenmiştir. Yine aynı tahılların hacim ağırlıklarının SEP değerleri sırasıyla 11.25, 8.40, 12.60 kg/m³ bulunmuştur. Buğday ve mercimek için performans değerleri iyi düzeyde, pirinç için ise 3500 MHz’ deki performans değerleri yeterli düzeyde olmuştur. Yapılan denemeler sonucunda sistemin ölçme yeteneğinin kararlı ve güvenilir sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir.