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矿用乳化液浓度自动检测方法的研究
吕利强; 李文英
【期刊名称】《《流体传动与控制》》
【年(卷),期】2009(000)004
【摘要】介绍了传统的乳化液浓度检测的几种主要方法,提出了一种基于折射定律和光的全反射原理的乳化液浓度在线检测方法,该方法以单片机为检测控制核心,采用线阵CCD为检测元件,较详细地介绍了系统的硬件结构、工作原理以及采集和处理数据的方法。
【总页数】4页(P55-58)
【作者】吕利强; 李文英
【作者单位】太原理工大学机械电子工程研究所山西太原 030024
【正文语种】中文
【中图分类】TH137
【相关文献】
1.矿用乳化液浓度光学折射检测方法研究 [J], 赵四海;张策;袁高鹏;
2.矿用乳化液浓度自动检测与配比技术比较研究 [J], 姬翠翠;朱华;江炜
3.基于光纤弯曲损耗的矿用乳化液浓度检测方法研究 [J], 赵四海;汪林;孙保敬;韩科;袁高鹏
4.矿用乳化液浓度配比装置的研究 [J], 吴勇;宋磊;曲乃锐
5.矿用乳化液浓度光学折射检测方法研究 [J], 赵四海;张策;袁高鹏
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![鲜奶浓度快速测试仪[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/2f53709b02768e9950e73843.png)
专利名称：鲜奶浓度快速测试仪专利类型：实用新型专利
发明人：邵光海
申请号：CN88201423.4
申请日：19880304
公开号：CN2031928U
公开日：
19890201
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：鲜奶浓度快速测试仪，其特征是采用光敏器件组成浓度传感器。
仪器设有校正器，以消除如温度等因素产生的误差。
设置信号限幅器以保证整个系统正常工作，仪器的显示数值与鲜奶的蛋白质和脂肪的含量呈正比关系。
测量时间快速，工作稳定可靠。
本实用新型为奶牛场、牛奶公司和乳制品厂提供一种快捷、有效的检验鲜奶质量的仪器。
申请人：宁波市工业科学研究所
地址：浙江省宁波市广仁街44号
国籍：CN
代理机构：宁波市专利事务所
代理人：杨高
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乳浆浓度在线检测传感器
孙光伟;牟英峰
【期刊名称】《仪表技术与传感器》
【年(卷),期】2001(000)008
【摘要】奶粉生产过程中,乳浆浓度精确在线检测是一个关键问题，它不仅可以影响产品的质量乙和产量,而且决定着能耗的多少.依据直流电动机工作在软特性区间内,其转速随着转动力矩变化而变化的机理,研制出一种能够在生产过程中实时检测乳浆浓度的传感器.与国外乳浆检测装置相比,具有结构简单、体积小、成本低、精度高的特点,也可应用在食品、制药、化工等行业.
【总页数】3页(P8-9，14)
【作者】孙光伟;牟英峰
【作者单位】哈尔滨工业大学,哈尔滨市,150090;哈尔滨工业大学,哈尔滨
市,150090
【正文语种】中文
【中图分类】TP212
【相关文献】
1.石灰乳浓度在线检测装置的研究及应用 [J], 姚晓麦;杨文海;黄海凤;林志华
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4.用于水质硝酸盐浓度在线检测的电磁传感器设计 [J], 喻嵘;王玉皞;王艳庆;王晓
磊;周军乐
5.石灰乳浓度在线检测装置的研究及应用探讨 [J], 黄健
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豆浆浓度在线检测方法与控制装置的研究
张爱萍;孟瑞锋;刘东红
【期刊名称】《包装与食品机械》
【年(卷),期】2009(027)003
【摘要】以豆腐为代表的传统豆制品一直存在着品质不稳定的问题,豆制品品质稳定的关键在于豆浆浓度与凝固剂的匹配,要获得质量稳定的产品需要在加工过程中实现对豆浆浓度在线检测和控制.本文研究了豆浆浓度与密度的关系,结果表明豆浆浓度与其密度之间存在着很好的相关性(R>0.989).依据伯努力方程,设计了利用差压原理在线检测豆浆密度的装置,并初步设计了在线控制豆腐胶凝过程中豆浆中可溶性固形物含量的系统.
【总页数】4页(P8-10,31)
【作者】张爱萍;孟瑞锋;刘东红
【作者单位】浙江大学生物系统工程与食品科学学院,杭州,310029;浙江大学生物系统工程与食品科学学院,杭州,310029;浙江大学生物系统工程与食品科学学院,杭州,310029
【正文语种】中文
【中图分类】TS214
【相关文献】
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2.基于在线冲击的烟气气溶胶浓度检测方法 [J], 贾伟萍;鲁端峰;常纪恒;王宏生;刘
开楠
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4.水中油浓度在线检测方法的研究 [J], 赵友全;于海波;何峰
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利用红外传感器在线测定乳制品成分
远藤光春;江涛
【期刊名称】《红外》
【年(卷),期】1993(000)002
【总页数】5页(P36-40)
【作者】远藤光春;江涛
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TS252.1
【相关文献】
1.如何利用线近红外光谱快速测定烟叶中的化学成分 [J], 赵瑞娟;周淑平;程贵敏;张长云;张婕
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鲜奶浓度传感器的设计
邵光海
【期刊名称】《传感器技术》
【年(卷),期】1992(000)003
【摘要】1 前言鲜奶浓度是指鲜牛奶中脂肪和蛋白质的浓度,常规测量脂肪和蛋白质的方法是化学分析法,其优点是测量准确,但是分析时间较长,分析脂肪需要二小时,分析蛋白则要二天,分析过程较复杂,还要许多化学试剂。
检测鲜奶质量是乳品加工单位的日常性工作,鲜奶样品数量很多,多在现场测试,这就需要一种快速测量鲜奶浓度的传感器——鲜奶浓度传感器。
【总页数】2页(P36-37)
【作者】邵光海
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TS252.2
【相关文献】
1.基于STM32的煤矿用乳化液浓度传感器的设计 [J], 王正琳;张强
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3.基于传感器网络的煤粉浓度监测平台的设计 [J], 严聪
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5.一种超介质液体浓度传感器的设计 [J], 张威虎;李晓;田丰;何嘉豪;赵盼;黄晓俊
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乳浆浓度在线检测传感器孙光伟牟英峰哈尔滨工业大学哈尔滨市150090=摘要>奶粉生产过程中,乳浆浓度精确在线检测是一个关键问题,它不仅可以影响产品的质量和产量,而且决定着能耗的多少。
依据直流电动机工作在软特性区间内,其转速随着转动力矩变化而变化的机理,研制出一种能够在生产过程中实时检测乳浆浓度的传感器。
与国外乳浆检测装置相比,具有结构简单、体积小、成本低、精度高的特点,也可应用在食品、制药、化工等行业。
关键词:乳浆阻尼浓缩传感器波美度在线检测机电一体化中图分类号:TP212Sensor of Milk Density Online MeasuringSun Guangwei Mu YingfengHarbin Institute o f T echnolog y,Harbin150090Abstract:I n the process of milk powder producing,the accurate measuring of milk density is a key problem,which has a direct influence on t he quality of products and the r esource and energ y consumption.T hrough analysing the relation-ship betw een the rotational speed and moment of the DC motor which works in the soft mechanical proper ty area,a sensor of Baume degrees on-line measuring is developed in thi s pared with milk density meter abroad,thi s sensor has the di stinguishing feature of simple str ucture,small volume,low cost and hig h pr ecisio n,and can be used in the field of foo d,medicine and chemistry.Key Words:M ilk,Damping,Concentration,Senso r,Baume,Deg rees O n-L ine M easurement Electr omechanical1引言在丹麦,每生产1t奶粉,耗标准煤1.1t,而在我国要耗标准煤约5t.乳浆浓度不能准确地在线检测,是造成能耗高的重要原因之一。
牛奶制成奶粉的生产过程中的第一道工序是乳浆浓缩。
加温蒸发掉一部分水份,使干物质含量达到50%。
第二道工序是干燥制粉,把浓缩乳浆加高压从塔顶呈雾状喷洒下来,在高温热风的作用下,蒸发掉剩余的水份成粉状飘落。
如果第一道工序浓缩的乳浆含水量高,那么第二道工序就要付出几倍的热能来蒸发掉相应的水份。
而第一道工序乳浆浓度过高,就会在生产管道中粘结堵塞造成停产。
我国许多中小型乳品厂都是靠肉眼观察乳流,用手捻的方法,配合玻璃管或漂浮比重计来测定浓度,为不造成堵管,乳浆浓缩水份含量很大。
国外多采用昂贵的U型管式浓度计,能够在线实时检测,构成闭环自动控制生产,不仅可以提高产品质量和产量,而且可以节省大量不可再生能源。
2基本原理211丹麦U型管浓度计基本原理丹麦U型管浓度计,是根据流体浓度变化,比重随之变化,在U型管内液体总重量也就发生变化。
测出U型管内乳浆重量,就可得出其比重,经转换即可得到浓度值。
U型管浓度计结构如图1所示。
图1U型管浓度计结构图被测乳浆连续不断地流经U型管内,管的两端由波纹管与乳浆进出口连接,以便U型管可随管内乳浆浓度变化上下波动。
U型管另一端带有配重滑块,用于调整U型管空载平衡。
当乳浆流经U型管时,因总重量变化而上下移动,U型管上的连杆会把上下位移的变化,通过应力电桥变成电信号,转换成波美度值。
212阻尼式乳浆浓度传感器基理在浓缩过程中的牛奶粘滞度很大,对在其中旋转的球型检测头会产生一定的摩擦力。
球型检测头与直流电动机轴相连接,这将引起直流电动机转矩的改变。
不同浓度的乳浆对直流电动机转矩产生的影响也不同。
测得直流电动机转矩,再将转矩变为电脉冲信号8仪表技术与传感器2001年收稿日期:2001-01-01修改稿日期:2001-05-08送至微处理器进行数据处理,取得牛奶浓度值,这就是阻尼式乳浆浓度传感器的基本原理。
直流电动机的机械特性如下:n =n 0-r aC e C m 52#M (1)式中:n 为电动机转速;n 0为电动机理想空载转速;r a 为电枢电阻;5为磁通量;M 为电磁转矩;C e 为电势系数;C m 为转矩系数。
当忽略空载转矩时,负载转矩M z =M ,则式(1)可化为:n =n 0-r aC e C m 52#M z(2)上式中r aC e C m 52为常数。
由(2)式可知,转矩M z 和转速n 之间呈线性关系。
所以可以通过检测直流电动机的转速n ,得到牛奶浓度的数据。
为提高传感器的测量精度,让直流电动机工作在软特性工作状态,使得牛奶浓度的微小变化,就会引起较大的转速变化。
3 预先测量值的整定在温度t =(50?2)e 的条件下,以标准波美度牛奶溶液为对象,实测8组脉冲数与波美度的关系。
如表1所示。
表1 脉冲数与波美度度的关系波美度1组2组3组4组5组6组7组8组755255255455955655855256285235225275265225285305319499501502522499499495510104794744774774744734754731144344544744944744844344312416414411411417412412411133643633683673673663693651433733433233333633333333615312312310309311310308368经过曲线拟合(如图2)、线性化处理后,得到波美度B 与脉冲数P 的关系式为:P =770-31B(3)从波美度与脉冲数的关系(如图2),可以看出浓度与脉冲数基本呈线性关系,且每波美度可对应25个脉冲,每个脉冲对应0.04波美度。
图2 波美度与脉冲数拟合曲线4 系统整体构成该装置由机械部分和控制部分组成。
机械部分主要由内取样筒、外取样筒、球型检测头、双轴身永磁直流电动机、光电转速传感器、密封圈组成。
功能是完成液体的连续采样和浓度到电脉冲信号的转换。
控制部分主要由MCS -51型单片处理器(8031)及2732、6264存储器和LCD 显示器组成,并提供一个RS-232接口,与工业控制计算机通信,完成对乳浆浓度的数据处理和控制信号的发出。
系统图如图3所示。
图3 高精度波美度在线检测装置系统411 机械部分设计如图4所示。
本设计主要根据牛奶流动浓缩的工艺特点,为缩小装置体积和保证对牛奶的连续采样,使用了双筒结构,使被采样液体从内筒进入。
当液位超过时,自行经由外筒溢出。
设计时采用的是双轴身永磁直流电动机,额定功率P e =30W,额定电压U e =12V,空载转速n 0=2800r/min.检测头由空心不锈钢球体构成,与直流电动机的轴身相连。
检测头的球型设计主要考虑到以下两个因素:即单位空间内的检测头的表面积应尽可能大,以增加流体的摩擦面积,光电转速传感器与直流电动机轴身相连,将转速n 转换成电信号传送给微处理器。
图4 高精度波美度在线检测装置机械结构412 控制部分设计控制部分是以MCS-51型单片处理器(8031)为核心构成的系统。
系统预先测量整定好。
脉冲信号从8031的T0脚输入,由计数器T0计数,定时器T1完成采样定时。
CPU 响应T1中断后,采用算双精度方式,(下转第14页)9第8期#传感器技术#PB口定义为输出方式,PC口定义为输入方式;8253的工作方式由软件编程给定,通过将给定工作方式控制字写入控制寄存器的方式实现。
计数常数分别由软件编程选择,将操作方式控制字34H写入控制寄存器,使计数器0以方式4二进制计数,先读写低位字节,后读写高位字节工作。
键盘输入处理子程序判断当前是否有键位闭合,有键位闭合时从键盘获取一个键值。
显示子程序将当前显示缓冲区的内容在8位数码管上动态显示。
监控子程序完成液位报警处理。
液位仪要求每6s进行一次液位监控报警,使PLC 能实时跟踪当前液位。
其实现方法是:单片机系统采用6MHz晶振,通过软件对方式控制寄存器TM OD编程,由定时器/计数器T0提供时间基准,定时器T0工作于方式2。
方式控制寄存器TMOD的格式如下表: D7D6D5D4D3D2D1D0 CAT E C/T M1M0CATE C/T M1M0T1T0其中:C/T为定时器/计数器方式选择位;C/T=0,为定时器方式;C/T=1,计数器方式。
定时器/计数器T0由软件对状态寄存器TCON的控制位编程启动,状态寄存器TCON的格式如下表:D7D6D5D4D3D2D1D0T F1TR1TF0T R0IE1IT1IE0IT0定时器/计数器T0的运行控制位TR0=1时,启动定时器/计数器T0。
定时器/计数器T0每隔100ms产生一次中断,产生100ms定时中断所对应的初始时间常数为3CB0,中断服务子程序计算出液位报警所需的时间。
报警监控子程序框图见图3。
监控子程序判断当前报警液位,将探测到的管线液位与设定的报警液位进行比较。
当液位达到上位报警液位时,单片机P1口的P117置位,触发上液位报警控制电路;当液位达到中位报警液位时,单片机P1口的P116置位,触发中液位报警控制电路;当液位达到下报警液位时,单片机P1口的P115置位,触发下液位图3监控子程序框图报警控制电路,完成生产流程的报警控制。
下液位报警时,生产管理人员能够准确掌握输液管线内剩余液体的液位,准确控制返液泵的运行时间,这是保证设备安全、高效运行的重要依据。
5结束语核辐射工业检测仪表具有投资少,见效快,效益高的特点,可以在高温、高压、酸碱腐蚀等环境中工作,能做到不接触,不破坏被测对象,这是其他仪表不及的。
系统利用C射线探测技术非接触测量的优势,结合单片微机控制技术实现石墨电极生产过程中对浸渍容器输液管线的液位进行动态监测,成功地解决了管线液位测量的难题,不仅提供直接经济效益,而且使产品性能稳定。
系统测量精确度高、日常维护少、操作规程简单、系统工作稳定可靠,在碳素、石油、化工等厂矿企业得到了广泛的应用。
参考文献[1]何立民.M CS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京:北京航天航空大学出版社,1992.[2]清华大学工程物理系.射线仪器电子学.北京:原子能出版社,1978.[3]郑成法.核辐射测量.北京:原子能出版社,1983.(上接第9页)计算处理T0的数据,结果送LCD显示,并输出控制信息。
