一種茶葉含水率在線快速檢測裝置及實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種茶葉含水率在線快速檢測裝置，包括位于茶葉風(fēng)選機(jī)與裝箱機(jī)之間的茶葉輸送帶，其特征在于：所述茶葉輸送帶上方設(shè)有茶葉含水率在線紅外檢測儀，所述茶葉含水率在線紅外檢測儀包括設(shè)于茶葉輸送帶上部的遮光罩、與遮光罩聯(lián)通且用以發(fā)射紅外光束的探頭、用以控制探頭及顯示信息的控制箱。本發(fā)明檢測便捷無損，實(shí)現(xiàn)茶葉水分自動在線檢測，有效節(jié)約生產(chǎn)成本，提高了茶葉品質(zhì)的穩(wěn)定性，延長茶葉保質(zhì)期，填補(bǔ)了茶葉加工過程含水率在線檢測技術(shù)的空白，應(yīng)用前景十分廣闊。
【專利說明】一種茶葉含水率在線快速檢測裝置及實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種茶葉含水率在線快速檢測裝置及實(shí)現(xiàn)方法，除了適用于茶葉精加工生產(chǎn)線外，也可應(yīng)用于單機(jī)關(guān)鍵工序作業(yè)，茶葉初加工生產(chǎn)以及農(nóng)副產(chǎn)品等相關(guān)行業(yè)物料含水率的測定。
【背景技術(shù)】
[0002]水分猶如茶葉加工過程的眼睛，含水率的高低對成品茶品質(zhì)形成和質(zhì)量保證有著直接的影響。按照規(guī)定，成品茶的含水率應(yīng)不大于7%，含水率過高，不利于成品茶的貯存，容易變質(zhì)；反之，含水率過低，成品茶容易斷碎。目前，茶葉含水率的測定主要采用GB/T 8304-2002恒溫烘箱法(①、恒重法:103°C /6h 、快速法:120°C /lh，耗費(fèi)時(shí)間長、效率低、無法實(shí)時(shí)反饋茶葉水分信息，不能有效指導(dǎo)茶葉生產(chǎn)，特別是針對茶葉生產(chǎn)流水線。
[0003]目前部分企業(yè)在生產(chǎn)上使用快速紅外水分測定儀，每個(gè)樣品測定時(shí)間約數(shù)分鐘，與傳統(tǒng)測定方法相比，大大縮短了測定時(shí)間。但該測定方法與傳統(tǒng)方法都只適用于個(gè)樣、小批量茶葉含水率的檢驗(yàn)測定，無法滿足茶葉生產(chǎn)線上實(shí)時(shí)測定茶葉含水率的要求，無法及時(shí)應(yīng)用于指導(dǎo)一線生產(chǎn)。而在線紅外水分測定技術(shù)可以快速連續(xù)測量，且非接觸被測物料，反應(yīng)時(shí)間短，僅為0.2S，測定誤差在±0.1%~±0.5%以內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種茶葉含水率在線快速檢測裝置及實(shí)現(xiàn)方法，有助于解決現(xiàn)有茶葉生產(chǎn)線上無法實(shí)時(shí)測定茶葉含水率等問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案在于:一種茶葉含水率在線快速檢測裝置，包括位于茶葉風(fēng)選機(jī)與裝箱機(jī)之間的茶葉輸送帶，其特征在于:所述茶葉輸送帶上方設(shè)有茶葉含水率在線紅外檢測儀。
[0006]其中，所述茶葉含水率在線紅外檢測儀包括設(shè)于茶葉輸送帶上部的遮光罩、與遮光罩聯(lián)通且用以發(fā)射紅外光束的探頭、用以控制探頭及顯示信息的控制箱。
[0007]所述茶葉含水率在線紅外檢測儀還包括用以將紅外光束過濾成測量光和參考光的調(diào)制盤以及接收光反射信號的探測器，所述探測器經(jīng)前放板與DSP信號調(diào)理板電路板連接，所述DSP信號調(diào)理板電路板經(jīng)DSP主控板與控制箱電路連接，所述DSP主控板還經(jīng)雙光耦板與調(diào)制盤電路連接，所述前放板還與探頭電路連接。
[0008]所述控制箱包括電源接口板，所述電源接口板的接入端經(jīng)開關(guān)電源、電源濾波器與220ν電源電路連接，所述電源接口板的接出端一路接探頭，另一路作為信號輸出，還有一路經(jīng)ARM控制板、液晶屏驅(qū)動板與觸摸屏接口電路連接。
[0009]本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于:一種實(shí)現(xiàn)茶葉含水率在線快速檢測的方法，其特征在于:提供一茶葉輸送帶，提供一位于茶葉輸送帶上方的茶葉含水率在線快速檢測儀，并按如下步驟進(jìn)行:
I)選定茶葉輸送帶勻速行走速度，使其速度控制在0.8-1.0m/s ； 2)選定茶葉輸送帶上的茶葉厚度，使其厚度控制在20±5mm；
3)選定茶葉輸送帶與茶葉含水率在線快速檢測儀探頭之間的安裝高度，使其高度控制在 200 ± 50mm ；
4)利用茶葉含水率在線快速檢測儀對茶葉進(jìn)行在線實(shí)時(shí)跟蹤檢測，并判斷茶葉含水率是否符合標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值；
5)如不超過設(shè)定值，則將該階段茶葉送往下一工序；如果超過設(shè)定值，則輸送帶停機(jī)，該階段茶葉返回再次加工。所述設(shè)定值為7%。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
本發(fā)明檢測便捷，有效節(jié)約生產(chǎn)成本，不僅提高了茶葉品質(zhì)的穩(wěn)定性，也延長了保質(zhì)期，填補(bǔ)了茶葉加工過程含水率在線檢測技術(shù)的空白，應(yīng)用前景十分廣闊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明的茶葉含水率在線快速檢測裝置探頭工作原理框圖。
[0013]圖3為本發(fā)明的茶葉含水率在線快速檢測裝置控制箱工作原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。
[0015]參考圖1至圖3，本發(fā)明涉及一種茶葉含水率在線快速檢測裝置，包括位于進(jìn)茶斗I與出茶斗2之間的茶葉輸送帶3，所述茶葉輸送帶3上方設(shè)有茶葉含水率在線紅外檢測儀4。
[0016]上述茶葉含水率在線紅外檢測儀包括設(shè)于茶葉輸送帶上部的遮光罩、與遮光罩聯(lián)通且用以發(fā)射紅外光束的探頭、用以控制探頭及顯示信息的控制箱。
[0017]上述茶葉含水率在線紅外檢測儀還包括用以將紅外光束過濾成測量光和參考光的調(diào)制盤以及接收光反射信號的探測器，所述探測器經(jīng)前放板與DSP信號調(diào)理板電路板連接，所述DSP信號調(diào)理板電路板經(jīng)DSP主控板與控制箱電路連接，所述DSP主控板還經(jīng)雙光耦板與調(diào)制盤電路連接，所述前放板還與探頭電路連接。
[0018]上述控制箱包括電源接口板，所述電源接口板的接入端經(jīng)開關(guān)電源、電源濾波器與220v電源電路連接，所述電源接口板的接出端一路接探頭，另一路作為信號輸出，還有一路經(jīng)ARM控制板、液晶屏驅(qū)動板與觸摸屏接口電路連接。
[0019]本發(fā)明還涉及一種實(shí)現(xiàn)茶葉含水率在線快速檢測的方法，提供一茶葉輸送帶，提供一位于茶葉輸送帶上方的茶葉含水率在線快速檢測儀，并按如下步驟進(jìn)行:
1)選定茶葉輸送帶勻速行走速度，使其速度控制在0.8-1.0m/s ；
2)選定茶葉輸送帶上的茶葉厚度，使其厚度控制在20±5mm；
3)選定茶葉輸送帶與茶葉含水率在線快速檢測儀探頭之間的安裝高度，使其高度控制在 200 ± 50mm ；
4)利用茶葉含水率在線快速檢測儀對茶葉進(jìn)行在線實(shí)時(shí)跟蹤檢測，并判斷茶葉含水率是否符合標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值； 5)如不超過設(shè)定值，則將該階段茶葉送往下一工序；如果超過設(shè)定值，則輸送帶停機(jī)，該階段茶葉返回再次加工。所述設(shè)定值為7%。
[0020]具體實(shí)施過程:本發(fā)明的基本原理是:探頭發(fā)射出紅外光束，經(jīng)過調(diào)制盤的濾光片過濾出測量光(可被水分子吸收)和參考光(不被水分子吸收)，測量光照射后被茶葉物料中的水分子吸收，再反射到探測器上，經(jīng)過光電信號轉(zhuǎn)換、放大，最后通過標(biāo)準(zhǔn)公式，計(jì)算得出茶葉含水率的大小。探測到的能量弱，則說明含水率大，反之，則說明物料含水率小。
[0021]茶葉含水率在線紅外檢測儀主要構(gòu)造和工作原理如下:
1、茶葉含水率在線紅外檢測儀的主要構(gòu)造
它主要由探頭、控制箱、觸摸屏、二次儀表、遮光罩、數(shù)據(jù)庫軟件和電腦等組成。同一臺設(shè)備可測定不同類型物料，可開辟多個(gè)通道，形成完整專家數(shù)據(jù)庫。
[0022]2、茶葉含水率在線紅外檢測儀的工作原理
該設(shè)備工作時(shí)由探頭發(fā)射出紅外光束，分別通過內(nèi)、外光路，外光路經(jīng)過調(diào)制盤的濾光片過濾出測量光和參考光，測量光照射后除了被茶葉物料中的水分子吸收，其余再反射到探測器上，繼續(xù)將紅外光信號轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)過前置放大，經(jīng)DSP主放板、DSP主控板，根據(jù)定標(biāo)公式計(jì)算出茶葉含水率，最后將信息通過標(biāo)準(zhǔn)RS232接口送往控制箱，實(shí)現(xiàn)在線顯示與存儲茶葉含水率的目的。
[0023]本發(fā)明首次將在線紅外水分測定技術(shù)應(yīng)用到茶葉精加工生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)了在線實(shí)時(shí)快速測定茶葉的含水率，與傳統(tǒng)測定方法相比，能實(shí)時(shí)反饋茶葉含水率，及時(shí)指導(dǎo)生產(chǎn)，達(dá)到品控穩(wěn)定的效果；全面建立不同類型茶葉測定通道，可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，形成完整專家數(shù)據(jù)庫，為出口茶葉品質(zhì)的穩(wěn)定性，提供技術(shù)保障。
[0024]本發(fā)明經(jīng)過生產(chǎn)調(diào)試、科學(xué)試驗(yàn)，提出茶葉動靜狀態(tài)、攤放厚度、測量高度、茶葉等級是在線測定茶葉含水率的主要影響因素，并得出了閩北烏龍茶精加工生產(chǎn)線茶葉含水率在線測定的最優(yōu)工藝參數(shù):茶葉輸送帶運(yùn)行速度為0.8-1.0m/s ;茶葉厚度為20±5mm ;測量高度為200±50mm;不同等級的茶樣可通過建立不同的樣品通道，建立專家數(shù)據(jù)庫，可準(zhǔn)確測定茶葉的含水率。
[0025]該發(fā)明的應(yīng)用首次實(shí)現(xiàn)了烏龍茶精加工生產(chǎn)上在線測定茶葉含水率的過程控制，實(shí)現(xiàn)了出口茶葉在裝箱入庫前茶葉水分指標(biāo)的嚴(yán)格控制，一旦發(fā)現(xiàn)水分含量超過7%以上，生產(chǎn)立即停止裝箱，該階段茶葉返回再次加工，保證了出口茶葉品質(zhì)的穩(wěn)定性。
[0026]本發(fā)明的應(yīng)用效果:結(jié)合該設(shè)備引進(jìn)的新方法、新技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)測定茶葉的含水率。按照每家企業(yè)每天測定一個(gè)茶葉樣品的含水率，每年生產(chǎn)100個(gè)工作日，以快速法(120°C /lh)計(jì)算,則每家企業(yè)可節(jié)約茶葉物料約1.5kg/年(有損測定),節(jié)約生產(chǎn)成本200元/年(烘干能耗)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國茶葉生產(chǎn)加工企業(yè)約7萬多家，可節(jié)約茶葉物料約105t/年，提高經(jīng)濟(jì)效益2000萬元/年，節(jié)約生產(chǎn)成本1400萬元/年，增加利稅200萬元/年。不僅提高了茶葉品質(zhì)的穩(wěn)定性，也延長了保質(zhì)期，應(yīng)用前景十分廣闊。填補(bǔ)了茶葉加工過程含水率在線檢測技術(shù)的空白。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種茶葉含水率在線快速檢測裝置，包括位于茶葉風(fēng)選機(jī)與裝箱機(jī)之間的茶葉輸送帶，其特征在于:所述茶葉輸送帶上方設(shè)有茶葉含水率在線紅外檢測儀，可動態(tài)在線測定茶葉含水率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種茶葉含水率在線快速檢測裝置，其特征在于:所述茶葉含水率在線快速檢測儀包括設(shè)于茶葉輸送帶上部的遮光罩、與遮光罩聯(lián)通且用以發(fā)射近紅外光束的探頭、用以接收和顯示茶葉含水率信息的控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種茶葉含水率在線快速檢測裝置，其特征在于:所述茶葉含水率在線快速檢測裝置還包括用以將紅外光束過濾成測量光和參考光的調(diào)制盤以及接收光反射信號的探測器，所述探測器經(jīng)前放板與DSP信號調(diào)理板電路板連接，所述DSP信號調(diào)理板電路板經(jīng)DSP主控板與控制箱電路連接，所述DSP主控板還經(jīng)雙光耦板與調(diào)制盤電路連接，所述前放板還與探頭電路連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種茶葉含水率在線快速檢測裝置，其特征在于:所述控制箱包括電源接口板，所述電源接口板的接入端經(jīng)開關(guān)電源、電源濾波器與220v電源電路連接，所述電源接口板的接出端一路接探頭，另一路作為信號輸出，還有一路經(jīng)ARM控制板、液晶屏驅(qū)動板與觸摸屏接口電路連接。
5.一種實(shí)現(xiàn)茶葉含水率在線快速檢測的方法，其特征在于:提供一茶葉輸送帶，提供一位于茶葉輸送帶上方的茶葉含水率在線快速檢測儀，并按如下步驟進(jìn)行: 1)選定茶葉輸送帶勻速行走速度，使其速度控制在0.8-1.0m/s ； 2)選定茶葉輸送帶上的茶葉厚度，使其厚度控制在20±5mm； 3)選定茶葉輸送帶與茶葉含水率在線快速檢測儀探頭之間的安裝高度，使其高度控制在 200 ± 50mm ； 4)利用茶葉含水率在線快速檢測儀對茶葉進(jìn)行在線實(shí)時(shí)跟蹤檢測，并判斷茶葉含水率是否符合標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值； 5)如不超過設(shè)定值，則將該階段茶葉送往下一工序；如果超過設(shè)定值，則輸送帶停機(jī)，該階段茶葉返回再次加工。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種實(shí)現(xiàn)茶葉含水率在線快速檢測的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述設(shè)定值為7%。
【文檔編號】G01N21/17GK103528958SQ201310505948
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】金心怡, 郝志龍, 陳壽松, 陳濟(jì)斌, 鄭功宇 申請人:福建農(nóng)林大學(xué)