[發明專利]蔗汁晶化過飽和度微波感應在線檢測方法和檢測器

有效

• 申請號: 200710049234.5
• 申請日: 2007-06-02
• 公開（公告）號: CN101059453A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 朱名日;朱瑩;杜云松
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01N22/00
• 分類號: G01N22/00
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司
• 代理人: 歐陽波

(一)技術領域

本發明涉及蔗汁晶化濃度檢測的方法及裝置，具體為一種非接觸式的蔗汁晶化過飽和度的微波感應在線檢測方法和檢測器。

(二)背景技術

糖業是關系國計民生的重要產業，蔗糖是主要的糖產品。蔗糖由甘蔗汁濃縮晶化而成。現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，遠未實現自動化。這也使制糖業的能耗高，成本高，銷售價格難以下降。也直接影響生產廠家的收益，

高效自動化制糖是業內人士長期以來努力的方向，其中關鍵是實現煮糖過程自動化，而要解決的熱點難點問題之一是蔗糖溶液晶化過程過飽和度的檢測方法和裝置。

蔗糖的結晶過程十分復雜。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行檢測。

接觸式的檢測法通常有電導值法、沸點升高法、折光法、電極法和化學法。這些方法各有優點，測量精度也較高，但是缺點也是明顯的。如折光法、電導值法、沸點升高法、折光法和化學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行稀釋反應，然后才能得出結果。耗時費力，不易用于工業自動化生產的在線測量。電導值法雖然可在線得到檢測結果，但由于濃稠的糖汁很快就在極板上結垢，影響檢測結果，可靠性無法達到要求。

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。但穩定性不好，且射線殘留在糖制品內，對人體有害，生產過程中難以保證對射線源的嚴格管理，一旦發生故障影響太大，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，當達到飽和點時透光率會發生突變，出現極小值，然后再急劇上升。這種方法檢測范圍窄，準確度還不夠高。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，在制糖工業自動化生產線上無法應用。為了實現自動化煮糖，需要研究開發非接觸式的、易于操作的蔗汁晶化過飽和度的實時檢測方法和在線檢測裝置。

(三)發明內容

本發明的目的是設計制糖業煮糖過程蔗汁晶化過飽和度的微波感應在線檢測方法，并設計蔗汁晶化過飽和度微波感應在線檢測器，不接觸糖液而完成檢測。

本發明設計的蔗汁晶化過飽和度的微波感應在線檢測方法主要包括：

I、本發明設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，該線圈周圍介質的電容和電感變化會使該線圈的阻抗發生變化。微波信號激勵電路的總阻抗決定其產生的微波振蕩頻率。該蔗汁飽和度敏感電感線圈作為電感元件，與其它元件配合構成微波信號激勵電路。在微波頻段，該電感線圈因周圍介質的分布電感和分布電容的變化其等效阻抗改變，從而導致微波信號激勵電路總阻抗的改變，因此其產生的微波振蕩頻率便隨之改變。II、隨著煮糖罐內的蔗汁水份減少，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，檢測其所產生的微波頻率的變化，即可得到煮糖罐內的蔗汁的過飽和度。

本發明按上述方法設計了蔗汁晶化過飽和度微波感應在線檢測器，本檢測器包括微波信號激勵電路，微波頻率檢測及電壓轉換電路，微處理器。微波信號激勵電路內接有蔗汁飽和度敏感電感線圈，用于產生100MHz～2600MHz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換電路，微波頻率檢測及電壓轉換電路的輸出與微處理器模數轉換輸入連接。微處理器有多路輸出口，其中一路連接微波信號激勵電路，控制其產生100MHz～2600MHz的微波信號。微處理器還可以連接PC機或其他測控裝備，或連接顯示器，顯示檢測結果。微處理器中存儲有微波頻率電參數信號與蔗汁晶化過飽和度關系數據，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換電路將檢測到的微波頻率信號轉換為代表微波頻率的電壓值送入微處理器，微處理器根據其存儲的微波頻率信號與蔗汁晶化過飽和度關系數據換算出煮糖罐內的蔗汁晶化過飽和度值。