專利名稱：：蔗汁晶化過飽和度微波感應(yīng)在線檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及蔗汁晶化濃度檢測裝置，具體為一種非接觸式的蔗汁晶化過飽和度的微波感應(yīng)在線檢測器。(二)
背景技術(shù)：
：糖業(yè)是關(guān)系國計民生的重要產(chǎn)業(yè)，蔗糖是主要的糖產(chǎn)品。蔗糖由甘蔗汁濃縮晶化而成?，F(xiàn)在從甘蔗汁中提取精糖工藝仍然還很落后，其最主要的工藝步驟——蔗糖溶液晶化，即俗稱煮糖過程，遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)自動化。這也使制糖業(yè)的能耗高，成本高，銷售價格難以下降。也直接影響生產(chǎn)廠家的收益，高效自動化制糖是業(yè)內(nèi)人士長期以來努力的方向，其中關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)煮糖過程自動化，而要解決的熱點(diǎn)難點(diǎn)問題之一是蔗糖溶液晶化過程過飽和度的檢測裝置。蔗糖的結(jié)晶過程十分復(fù)雜。到目前為止，人們已試用了多種方法對蔗汁晶化過飽和度進(jìn)行檢測。接觸式的檢測法通常有電導(dǎo)值法、沸點(diǎn)升高法、折光法、電極法和化學(xué)法。這些方法各有優(yōu)點(diǎn)，測量精度也較高，但是缺點(diǎn)也是明顯的。如折光法、電導(dǎo)值法、沸點(diǎn)升高法、折光法和化學(xué)法測量過程均需提取樣品，不能直接測量高濃度的溶液，需要加入一定比例的試劑進(jìn)行稀釋反應(yīng)，然后才能得出結(jié)果。耗時費(fèi)力，不易用于工業(yè)自動化生產(chǎn)的在線測量。電導(dǎo)值法雖然可在線得到檢測結(jié)果，但由于濃稠的糖汁很快就在極板上結(jié)垢，影響檢測結(jié)果，可靠性無法達(dá)到要求。非接觸式的檢測法通常有伽馬射線法、紅外線法、近紅外線法。伽馬射線法檢測精度高，也可在線檢測。但穩(wěn)定性不好，且射線殘留在糖制品內(nèi)，對人體有害，生產(chǎn)過程中難以保證對射線源的嚴(yán)格管理，一旦發(fā)生故障影響太大，因此射線法的使用推廣也較為困難。紅外線法的原理是蔗汁對紅外線的透光率隨溫度的上升而緩慢下降，當(dāng)達(dá)到飽和點(diǎn)時透光率會發(fā)生突變，出現(xiàn)極小值，然后再急劇上升。這種方法檢測范圍窄，準(zhǔn)確度還不夠高。近紅外線法雖然克服了紅外線法存在的不足，但近紅外線法的在線檢測裝置尚未成熟，且造價昂貴，在制糖工業(yè)自動化生產(chǎn)線上無法應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)自動化煮糖，需要研究開發(fā)非接觸式的、易于操作的蔗汁晶化過飽和度的實(shí)時檢測裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計制糖業(yè)煮糖過程蔗汁晶化過飽和度的微波感應(yīng)在線檢測器，不接觸糖液而完成檢測。本實(shí)用新型設(shè)計的蔗汁飽和度敏感電感線圈連接于微波信號激勵電路。特制的蔗汁飽和度敏感電感線圈，為"8"字形或雙"6"字形的線圈，在微波頻率段，該線圈周圍介質(zhì)的電容和電感變化會使該線圈的阻抗發(fā)生變化。微波信號激勵電路的總阻抗決定其產(chǎn)生的微波振蕩頻率。該蔗汁飽和度敏感電感線圈作為電感元件，與其它元件配合構(gòu)成微波信號激勵電路。在微波頻段，該電感線圈因周圍介質(zhì)的分布電感和分布電容的變化其等效阻抗改變，從而導(dǎo)致微波信號激勵電路總阻抗的改變，因此其產(chǎn)生的微波振蕩頻率便隨之改變。隨著煮糖罐內(nèi)的蔗汁水份減少，過飽和度提高，蔗糖晶體顆粒不斷生成，并不斷長大，蔗汁構(gòu)成的分布電感和分布電容在不斷變化。將微波信號激勵電路的蔗汁飽和度敏感電感線圈緊貼煮糖罐外壁，檢測其所產(chǎn)生的微波頻率的變化，即可得到煮糖罐內(nèi)的蔗汁的過飽和度。本實(shí)用新型設(shè)計的蔗汁晶化過飽和度微波感應(yīng)在線檢測器包括微波信號激勵電路，微波頻率檢測及電壓轉(zhuǎn)換電路，微處理器。微波信號激勵電路內(nèi)接有蔗汁飽和度敏感電感線圈，用于產(chǎn)生100MHz2600MHz的微波信號。蔗汁飽和度敏感電感線圈為同一平面上的"8"字形或雙"6"字形線圈。微波信號激勵電路輸出的微波信號接入微波頻率檢測及電壓轉(zhuǎn)換電路，微波頻率檢測及電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出與微處理器模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入連接。微處理器有多路輸出口，其中一路連接微波信號激勵電路，控制其產(chǎn)生100MHz2600MHz的微波信號。微處理器還可以連接PC機(jī)或其他測控裝備，或連接顯示器，顯示檢測結(jié)果。微處理器中存儲有微波頻率電參數(shù)信號與蔗汁晶化過飽和度關(guān)系數(shù)據(jù)，可直接輸出蔗汁晶化過飽和度值。蔗汁飽和度敏感電感線圈貼靠于煮糖罐外壁的觀測窗，微波頻率檢測及電壓轉(zhuǎn)換電路將檢測到的微波頻率信號轉(zhuǎn)換為代表微波頻率的電壓值送入微處理器，微處理器根據(jù)其存儲的微波頻率信號與蔗汁晶化過飽和度關(guān)系數(shù)據(jù)換算出煮糖罐內(nèi)的蔗汁晶化過飽和度值。本實(shí)用新型的蔗汁晶化過飽和度微波感應(yīng)在線檢測器的優(yōu)點(diǎn)為1、非接觸式檢測煮糖罐內(nèi)蔗糖液不飽和度，不受污垢變化影響，有效克服接觸式的直流電導(dǎo)率檢測裝置以及其他檢測裝置存在的不足；2、蔗糖煮制過程中蔗汁飽和度可在線實(shí)時檢測，有助于改進(jìn)當(dāng)前制糖工藝技術(shù)，提升制糖自動化水平，降低生產(chǎn)成本，節(jié)約能源；3、本檢測器使用簡單方便，無需專業(yè)操作；4、檢測抗干擾能力強(qiáng)，不受被測物體的形狀、狀態(tài)、位置的影響；5、測量精度高，誤差小于0.2%，可測范圍寬；6、本檢測器結(jié)構(gòu)緊湊、小巧，便于攜帶使用。圖1為本蔗糖晶化過飽和度微波感應(yīng)在線檢測器實(shí)施例電路結(jié)構(gòu)框圖2為本蔗糖晶化過飽和度微波感應(yīng)在線檢測器實(shí)施例蔗汁飽和度敏感電感線圈的放大示意圖;圖3為本蔗糖晶化過飽和度微波感應(yīng)在線檢測器實(shí)施例元件安裝結(jié)構(gòu)示意圖中標(biāo)號為1、外殼，2、微處理器電路板，3、顯示屏，4、微波信號激勵電路板，5、微波頻率檢測及電壓轉(zhuǎn)換電路板，6、電源。具體實(shí)施方式本蔗糖晶化過飽和度微波感應(yīng)在線檢測器實(shí)施例電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括微波信號激勵電路，微波頻率檢測及電壓轉(zhuǎn)換電路，微處理器和數(shù)據(jù)輸出接口。微波信號激勵電路連接蔗汁飽和度敏感電感線圏，微波信號激勵電路產(chǎn)生的微波信號接入微波頻率檢測及電壓轉(zhuǎn)換電路，微波頻率檢測及電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端與微處理器連接，將微波頻率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號送入微處理器。微處理器有多路數(shù)據(jù)輸出接口，其中一路連接微波信號激勵電路，控制調(diào)節(jié)其產(chǎn)生100MHz2600MHz的信號。微處理器另一路輸出連接PC機(jī)或其他測控裝備，還有一路輸出連接顯示器。微處理器中存儲有微波頻率電壓信號與蔗汁晶化過飽和度關(guān)系數(shù)據(jù)。檢測處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)可以自動保存，或在顯示器上直接顯示，或直接輸出，或送入測控設(shè)備作為控制煮糖罐溫度的信號。本實(shí)施例的蔗汁飽和度敏感電感線圈如圖2所示，線圈由直徑為0.150.3mm—根漆包線繞制成環(huán)后再按反方向在同一平面上繞制與前環(huán)相切的另一環(huán)，成為"8"字形狀或雙"6"字形狀，其匝數(shù)為1匝，"8"字二環(huán)或雙"6"字二環(huán)的直徑為24mm，二環(huán)直徑相等，二環(huán)各有一接線端。、微波頻率信號與蔗汁晶化過飽和度關(guān)系數(shù)據(jù)由實(shí)測得到。配制不同標(biāo)準(zhǔn)濃度的蔗糖過飽和溶液，置于與煮糖罐材質(zhì)相同的容器內(nèi)，用本檢測器進(jìn)行檢測，即可得到不同飽和度的蔗糖溶液與微波頻率信號的關(guān)系數(shù)據(jù)，將此存儲在微處理器內(nèi)。本例中蔗糖溶液完全結(jié)晶(即蔗糖濃度為100%)過飽和度的電壓參數(shù)為2.410v，自來水(即蔗糖濃度為零)與之相對應(yīng)的電參數(shù)為4.520v。圖3所示為本蔗糖晶化過飽和度微波感應(yīng)在線檢測器元件安裝情況。檢測器的外殼1內(nèi)固裝微處理器電路板2、微波信號激勵電路板4和微波頻率檢測及電壓轉(zhuǎn)換電路板5及電源6和顯示器3。電路板相互平行，且微波信號激勵電路板4貼靠于外殼1的非金屬面，即該電路板上的"8"字形的蔗汁飽和度敏感電感線圈貼靠于外殼1的非金屬面。外殼1窗口上安裝有與微處理器相接的顯示器3，微處理器電路板2連接安裝于外殼1的電源開關(guān)按鍵、測量按鍵。外殼1上還安裝有微處理器的數(shù)據(jù)輸出接口，如RS-232接口，禾口/或MAX488接口。將本檢測器外殼1的非金屬面緊貼煮糖罐的玻璃鋼外殼或其玻璃鋼的觀察窗，按下電源開關(guān)按鍵、測量按鍵即可完成檢測，測量結(jié)果在顯示器上顯示。本檢測器檢測蔗糖溶液過飽和度的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示，可見測量結(jié)果穩(wěn)定，誤差小于0.2%。且測量范圍寬，可檢測蔗糖濃度由0至100%。表1蔗糖溶液過飽和度模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本檢測器用于生產(chǎn)中的實(shí)測，將其緊貼煮糖罐外壁，自動進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理。表2所示為本檢測器檢測多個煮糖罐煮糖過程中罐內(nèi)蔗汁晶化過飽和度的結(jié)果，煮制過程中，逐步加入蔗汁。表2所示為罐內(nèi)蔗汁不同容量時的檢測結(jié)果。表2的第一列為煮糖罐的編號，第一行為檢測時罐內(nèi)蔗汁的容暈，以下行內(nèi)為檢測所得的蔗汁不飽和度值。由此可見本法檢測結(jié)果穩(wěn)定，誤差小，能正確反映出煮糖罐中蔗汁晶化的實(shí)際情況。誤差小于1%。表2煮糖罐內(nèi)蔗汁晶化過程的過飽和度變化檢測結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1、一種蔗汁晶化過飽和度的微波感應(yīng)在線檢測器，其特征在于包括微波信號激勵電路，微波頻率檢測及電壓轉(zhuǎn)換電路，微處理器；蔗汁飽和度敏感電感線圈為“8”字形或雙“6”字形的線圈，微波信號激勵電路接有蔗汁飽和度敏感電感線圈，微波信號激勵電路產(chǎn)生的微波信號接入微波頻率檢測及電壓轉(zhuǎn)換電路，微波頻率檢測及電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端與微處理器連接，將檢測所得微波頻率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號送入微處理器；微處理器有多路輸出接口，其中一路連接微波信號激勵電路，控制調(diào)節(jié)其產(chǎn)生100MHz～2600MHz的信號；還有一路輸出連接顯示器；微處理器中存儲有微波頻率電壓信號與蔗汁晶化過飽和度關(guān)系數(shù)據(jù)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的蔗汁晶化過飽和度的微波感應(yīng)在線檢測器，其特征在于所述蔗汁飽和度敏感電感線圈由直徑為O.150.3mm漆包線繞制成環(huán)后再按反方向在同一平面上繞制與前環(huán)相切的另一環(huán)，成為"8"字形狀或雙"6"字形狀，其匝數(shù)為1匝，"8"字二環(huán)或雙"6"字二環(huán)的直徑為24ram，二環(huán)直徑相等，二環(huán)各有一接線端。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蔗汁晶化過飽和度的微波感應(yīng)在線檢測器，其特征在于檢測器的外殼(1)內(nèi)固裝微處理器電路板(2)、微波信號激勵電路板(4)和微波頻率檢測及電壓轉(zhuǎn)換電路板(5)及電源(6)和顯示器(3)，電路板相互平行，微波信號激勵電路板(4)上的"8"字形或雙"6"字形的蔗汁飽和度敏感電感線圈緊貼靠于外殼(1)的非金屬面，外殼(1)窗口上安裝有與微處理器相接的顯示器(3)，微處理器電路板(4)連接安裝于外殼(1)的電源開關(guān)按鍵、測量按鍵；外殼(1)上安裝有微處理器的數(shù)據(jù)輸出接口。4、根據(jù)權(quán)利要求4所述的蔗汁晶化過飽和度的微波感應(yīng)在線檢測器，其特征在于所述微處理器的數(shù)據(jù)輸出接口為RS-232接口，和/或MAX488接口。專利摘要本實(shí)用新型蔗汁晶化過飽和度的微波感應(yīng)在線檢測器，其特制的“8”字形或雙“6”字形的蔗汁飽和度敏感電感線圈接于微波信號激勵電路，該線圈隨周圍介質(zhì)的電容和電感變化阻抗變化，使微波信號激勵電路產(chǎn)生的微波頻率便隨之改變。此激勵電路緊貼煮糖罐外壁，檢測微波頻率的變化，即得蔗汁的過飽和度。本檢測器包括微波信號激勵電路，微波頻率檢測及電壓轉(zhuǎn)換電路，微處理器及電源和顯示器。微處理器中存儲有微波頻率電參數(shù)信號與蔗汁晶化過飽和度關(guān)系數(shù)據(jù)，根據(jù)微波頻率直接輸出蔗汁晶化過飽和度值。本檢測器非接觸式檢測煮糖罐內(nèi)蔗糖液不飽和度，使用簡單方便，檢測抗干擾能力強(qiáng)，測量精度高，可測范圍寬。文檔編號G01N22/00GK201060171SQ20072007980公開日2008年5月14日申請日期2007年6月2日優(yōu)先權(quán)日2007年6月2日發(fā)明者瑩朱,朱名日,杜云松申請人:桂林電子科技大學(xué)