Page 86 - 无损检测2023年第十一期

洪伟华, 等:

微波透射检测集料含水率可靠性的多元线性回归分析

线监测手段为主, 费时、 费力、 检测结果不及时, 影响
了集料质量的稳定性和可靠性, 难以及时满足质量 1 理论分析
控制需求。因此, 为适应集料工业化发展趋势, 确保 1.1 微波透射检测含水率原理
集料含水率在线检测精度满足实际需求, 有必要针 水分子具有较强的极化特性, 在外加电场的
对集料含水率在线检测可靠性进行研究。 作用下会沿着外加电场方向重新排列, 而水偶极
目前诸多学者基于不同检测原理对集料含水率 子的频繁换向消耗了大量电能, 含水物质在微波
在线检测进行了研究与应用验证。其中, 都广雄 [ 1 ] 场中的极化损耗特性可用其微波场中的复合介电

对 H y dronix 传感器的实际应用情况进行了重点研 常数来表示。干物质引起的微波能量损失远小于
究, 分析了影响微波无损检测的实际因素, 并与传统 水分子引起的损失, 而介电常数的实部和虚部也
含水率测试作对比, 分析了结果的可靠性。孙耀 受物质中含水率的影响, 微波具有强大的穿透性
强 [ 2 ] 自主开发了一套电容式玉米水分测量系统, 在 能, 可穿透至被检测物质内部, 而水分是高损耗介
电容传感器基础上, 使用叉指式电容极板, 在测试硬 质, 会与微波发生相互作用, 影响微波的功率、 相
件方面, 建立了可靠的数学模型, 并分析了信号频率 位、 频率等相关信息, 故通过检测微波的功率衰
与玉米含水率之间的关系。王会等 [ 3 ] 总结了近几年 减、 相变、 谐振频率等与介电常数有关的物理量可
国内红外法的无损检测应用, 发现直至21世纪初, 实现物质的含水率检测。
红外法才被引入国内。 OTTEN 等 [ 4 ] 研究电阻法测 1.2 多元线性回归模型
量多孔性建筑材料含水率的可行性, 分别建立了木 数据处理是整个检测系统的关键环节。集料
材和砂浆两个独立模型, 使木材含水率测量结果波 含水率在线检测可靠性研究过程中, 往往是多因
素对试验结果产生影响, 因此采用多元线性回归
动比较大±4% , 砂浆的测量精度可以控制在±1%
以内。 PETERS等 [ 5 ] 使用共振传感器, 通过4个共 分析对检测系统进行拟合校准得到标定曲线, 从
振谐振腔对流化床颗粒含水率的频率响应进行检 而表征物理量之间的函数关系。多元线性回归分
测, 提高了工厂检测速率, 加强了对不合格产品的及 析是一种较为简便的研究方法, 其利用线性拟合
时预警。汪蓓蓓等 [ 6 ] 使用电容传感器对板材材料进 求出因变量 y 与多个自变量 x j x 1 x 2 )
( , ,…, x m
行无损检测试验, 试验中利用有限元分析研究电容 之间的近似函数关系 y= f x 1 x 2 )。多
( , ,…, x m
结构与电场分布的规律, 从而提高测量精度。郭志 元线性回归方程为
^
+
恒等 [ 7 ] 使用电容法测量乳粉含水率, 通过正交试验 y= a+ b 1 x 1+ b 2 x 2+ … b m x m ( 1 )
研究乳粉含水率、 测量信号频率与乳粉密度对测量 式中: b 1 b 2 为偏回归系数。
, ,…, b m
取不同试验值时, 得到
结果的影响程度。李秋忠等 [ 8 ] 介绍了8种路基材料 当自变量x 1 x 2
, ,…, x m
, ,…, x mi i=1 , 2 ,…, n ), 将
,(
含水率的检测方法, 检测时需要根据针对不同的环 n 组试验数据x 1i x 2i
∧
境来选择不同的方法。苏圆圆等 [ 9 ] 研究了一种低成 其代入式( 1 ) 可得对应的函数计算值 y 。由此可得
本低功耗的混凝土湿度检测传感器, 分析微波在混 残差平方和, 表示为
凝土构件中的传播特性, 发现水泥含量越高, 水泥标 n ∧
2
S e = ∑ ( ) ( 2 )
y i- y i
号越高, 介电常数越小; 含水率从0增加到13%时, i = 1
为了简便且使求得的数据与实际数据误差的平
混凝土电导率增加了近30倍。 CHEN 等 [ 10 ] 使用探
地雷达来测量混凝土混合物的体积含水量, 研究中 方和最小, 根据最小二乘法原理, 需满足式( 3 ) 条件,
, ,…,
提出了一种新的混合电容模型, 结果表明, 水和温度 利用式( 2 ) 对多元函数中的所有系数a , b 1 b 2
求偏导, 并使其结果等于0 , 求得拟合多项式中系
对试验的预测结果影响很大, 掺入的粉煤灰和钢渣 b m
数的最优解。为使方程组有解, 试验次数n 需大于
对试验结果的影响有限。
自变量的个数m 。
为构建研究微波透射法在线检测集料含水率的

检测精度, 对微波透射在线检测集料含水率的可靠 ∂ ( S e ) = 0
∂a
性进行分析, 从而为实现集料质量管理与智能化发 ( 3 )
)
∂ ( S e
展、 促进集料含水率在线检测技术的实际工程应用 = 0 , j= 1 , 2 ,…, m

∂ b j
提供参考。
建立多元线性回归方程后, 采用相关系数检验
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2023年 第45卷 第11期
无损检测