螺旋不连续定量加料是封闭、安全的工业生产方式,广泛应用在粉体物料的加工和包装。粉体填充率是定量加料的关键参数,对定量加料准确性和生产效率影响很大。螺旋加料管道内的粉体流动属于气固两相流,其运动情况十分复杂,导致粉体填充率的检测比较困难。准确检测螺旋加料管道内粉体物料填充率对工农业生产工艺设计、生产过程计量成本控制、产品质量控制等具有十分重要的意义。本文针对螺旋加料管道内粉体填充率的检测需求,开展粉体填充率检测方法及系统研究。具体工作如下:首先,分析国内外粉体填充率检测及电容测量的研究现状,采用电容法测量粉体填充率。分析粉体填充率的电容法检测方法以及电容传感器软场效应,对比常见的应用于管道参数测量的电容传感器结构,结合电容传感器灵敏度场均匀性要求,设计螺旋表面极板电容传感器来检测粉体填充率。分析电容法测量粉体填充率的原理,得到电容值与填充率的理论关系,确定检测场主要影响因素为:极板轴向长度、源极板张角、保护极板张角、屏蔽罩半径大小等。其次,基于COMSOL仿真软件,建立粉体填充率电容传感器三维仿真模型,确立传感器检测场的性能指标,分析极板轴向长度、源极板张角、保护极板张角、屏蔽罩半径等结构参数对传感器检测场指标的影响,确定各参数的较好取值范围。借助正交仿真试验设计,优选确定传感器结构参数,得到灵敏度场均匀的电容传感器。对于优选后的电容传感器,仿真分析传感器软场效应的改善效果,得到传感器的非线性误差,为电容传感器检测系统设计提供理论根据。然后,针对电容传感器的微弱电容输出,微弱电容检测高分辨率的要求,设计螺旋加料管道粉体填充率检测系统,硬件主要由电容传感器、微弱电容检测模块、AD转换模块、主控制器、显示模块以及电源模块等组成,采用模块化方法设计主程序及各部分程序,并进行了系统调试。最后,以面粉为填充物料,设计粉体填充率检测试验方案及内容,开展电容传感器灵敏度场均匀性试验、粉体填充率电容传感器标定试验、稳定性试验以及粉体填充率检测性能试验。试验表明:灵敏度场均匀性误差参数为5.51%;传感器的非线性误差为±1.544%;传感器稳定性试验的绝对误差范围在±0.0082pF,相对误差范围在±0.81%;粉体填充率检测系统的检测绝对误差范围为±2.00%,相对误差范围为±3.30%。研究结果有助于提高螺旋不连续定量加料性能,促进螺旋不连续定量加料广泛应用。