非接触检测范文（精选9篇）
非接触检测 第1篇
石材在加工过程中需要对锯切后的石材进行磨削抛光, 对于大尺寸的石材大板在加工时为完成自动加工多采用PLC控制的多磨头连续自动磨机, 为了实现连续自动磨削就需要对板材进行实时的宽度检测, 针对尺寸检测前人做了很多的研究, 提出了很多尺寸检测的方法, 比如利用激光脉冲进行实时测距与检测[1~3], 利用机器视觉进行视觉测量与视觉监控[4~8], 这些先进的测量方法在其他领域已经有了深入的研究和广泛的应用, 但是在石材加工装备行业中, 进行实时宽度测量还没有大范围发展。为提高石材行业水平, 急于寻求既能增加精度, 又能提高使用寿命的在线宽度实时测量方法。
针对连续磨机中石材宽度的检测, 基于接触式的机械测量方法提出两种非接触式的宽度检测方法, 并通过实验对两种方法的有效性进行了验证, 对测量的结果进行数据误差分析, 得出采用非接触测量方法进行石材大板的宽度检测精度高、寿命长、实用性强的结论, 可以取代原有的机械碰撞式测量方法。
1 激光测宽及其测量误差
普通激光测距传感器的测量精度可以达到1mm, 可利用两个激光对射石材宽度方向的两个边缘, 检测出激光头与石材板边缘的距离, 通过已知的两个激光头之间的距离来计算石材大板的宽度值, 从而控制磨机横梁的摆动范围, 测量原理如图1所示。
如图1所示, 假设激光1与石材板的距离为d1, 激光2与石材板的距离为d2, 两激光之间的距离为d, 石材大板的宽度为L, 则:
在进行石材磨削时由于磨头直径的限制石材的宽度不能低于磨头直径, 不然在磨削过程中会出现损坏磨头的现象, 磨头的直径一般都在35mm左右, 当石材的宽度小于35mm时磨头不能对石板进行磨削, 所以当L<35mm时认为没有石板通过激光头, 当L≥35mm时磨机横梁根据石材大板的宽度计算出横梁的左右摆动幅度。
使用两个GALAXYZ激光测距传感器制作一个激光测宽仪器, 对宽度为900mm的石材大板进行测量, 由于激光传感器在距离为5mm以内无法测距, 所以将两个激光测距传感器安装在磨机的两个基础承重梁上, 安装宽度为1200mm, 按照机床中间对称安装, 为防止激光对射时出现相互干扰将两个激光头发射的激光脉冲错开5mm安装。实验平台如图2所示。
由于激光非接触式测量是通过光的传播速度与时间来进行宽度计算, 所以不存在石板放置位置不同而导致的误差不同的结果, 误差与放置位置无关, 使用该方法对一块宽度为900mm的石材板进行宽度测量, 在皮带带动石材大板前进过程中, 激光传感器进行连续宽度测量, 每隔10s记录一次宽度, 得到的测量结果如表1所示。
通过表1的数据可知对于测量一个宽度为9 0 0 m m的石材大板, 测量误差小于2 m m, 造成误差的主要原因是由于目标物体表面的平整度不高, 目标物体的特征颜色不均匀, 和太阳光直射造成的。一般目标物体表面越平, 特征颜色越浅越利于反射, 空气质量越好越利于传播, 阳光光照不强时测量的结果误差越小。但是由于激光测宽的传感器安装位置低, 在实际加工过程中产生的水雾会导致激光传感器寿命减少, 传感器容易损坏。而且需要工人定期对镜头进行清洁, 增加了工人的劳动强度。
2 线阵相机测宽及其测量误差
将线阵相机安装在磨头的前方, 对进入的石材大板进行扫描, 获取一条简单的灰度曲线, 当没有石材板进入时由于皮带是深色的其灰度曲线是一条灰度值很低的平稳的曲线, 但是当有石材板通过时其灰度曲线在石材板的边缘产生剧烈的变化, 在变化剧烈处获取像素点的位置[10~12], 通过标定获得石材大板的真实尺寸。测量原理如图3所示。
被测目标与凸透镜之间的距离即物距为u;凸透镜与CCD之间的距离即像距为v, 根据成像原理焦距f与像距、物距的关系为[9]:
线阵相机感光像元数目为n, 像元之间的距离为m, 则线阵相机感光元件的总长度Lc为:
根据三角形相似原理, 线阵相机能够测量的最大宽度Lmax为:
当被测量物体的宽度的像素宽度为Lw, 物体的真实宽度La为:
由于像距是无法测量的, 将式 (2) 带入到式 (4) 和式 (5) 中得到不包含像距的关系式, 同时将式 (3) 带入最终得到物体真实宽度式 (6) :
能够测量的最大宽度公式 (7) :
使用东芝的TCD1501系列线阵CCD芯片并使用标准的50mm镜头搭建如图4所示的实验平台, 东芝TCD1501系列线阵CCD芯片内部的感光像元数目n为5000, 像元之间的距离m为7µm, 所以线阵相机感光元件的总长度Lc为35mm, 选用焦距f=50mm的标准镜头搭建实验平台, 由于需要测量的石材大板宽度为900mm, 所以线阵相机能够测量的最大宽度Lmax应该大于900mm, 为了方便搭建实验平台, 将相机直接安装在磨机前方与电器柜等高的地方, 通过测量获得相机的物距u=1750mm, 将u带入公式7计算的到最大能测量的宽度为1190mm, 满足实验要求。线阵相机采用的也是非接触的测量方式, 所以石材大板的放置位置与误差没有任何关系, 使用该平台对宽度为900mm的石材大板进行连续测量, 每隔10s对宽度数据进行一次记录, 得到的测量结果如下表所示。
通过表2的数据可知对于测量一个宽度为900mm的石材大板, 测量误差在3mm左右, 造成误差的主要原因是由于光照、振动以及安装精度的影响, 实验采用的是频率为50Hz的白炽灯作为光源, 由于相机的对光的敏感光源的波动是造成误差的主要原因, 其次还有太阳光照的影响。在工业实际应用中可将光源改为LED灯, 并对测量部分进行遮光来避免太阳光照的影响。
通过上面的实验可知, 激光测宽的精度是2mm, 相机测宽的精度是5mm, 而采用机械碰撞式测宽的精度通常是两倍的相邻行程开关的间距一般误差在70mm左右。所以减小误差的方法只能通过减小行程开关之间的距离, 而且采用接触式测量导致在工作过程中会产生磨损, 使用寿命一般为两个月左右。因此采用非接触测量可以极大的提高测量的精度和使用寿命, 是连续磨机宽度测量的发展趋势。
3 结论
提出了两种针对石材连续磨机的石材大板宽度的非接触测量方法, 并通过实验进行了验证和误差分析, 通过分析可得到以下结论:
1) 采用激光进行测宽精度最高, 但是传感器的工作条件较差, 工人需要定期维护。
2) 采用线阵相机测量精度略低于激光式测宽方法, 而且由于安装于较高的位置, 所以受水雾的影响很小, 误差满足于生产需求, 采用线阵相机进行测量是一个很好方法。
3) 采用非接触式的测量方法无磨损, 使用寿命长, 测量精度高, 是石材连续磨机测量大板宽度的发展趋势。
摘要：石材连续磨机的宽度实时测量是实现自动化连续磨削的关键, 为提高石材连续磨机的工作效率, 增加石板宽度检测系统的检测精度和使用寿命, 基于传统的机械碰撞式测量方法提出了激光测距式和线阵相机两种非接触测量方法, 并在对两种测量原理的理论研究的基础上, 针对每种方法分别搭建了实验平台, 通过对一块宽度为900mm的石板大板进行实验测量, 对测量所得数据进行误差分析、验证与比较。最终得出激光测宽和线阵相机测宽的检测精度都可满足实际生产加工需求的结论, 从而实现了石板的非接触测量, 提高了磨机的加工效率和使用寿命, 提高了加工精度。
关键词：石材连续磨机,宽度检测,激光测宽,线阵相机
参考文献
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非接触检测 第2篇
海洋漂浮物运动的非接触测量方法研究
浮体的六自由度运动,是海洋、港口和船舶工程模型试验研究中的`的重要参考信息,传统的接触式测量方法是利用直尺测量位移值,使用陀螺仪测量摇角,通过光线示波仪记录信号,人工读取分析,精度低,浪费人力物力,无法满足使用要求.以江苏科技大学船舶与海洋工程学院水池的非接触系统为原型,讨论了基于六自由度运动平台测量点目标实现非接触跟踪测量目标物体位置与姿态的新方法.
作 者： 作者单位： 刊 名：中国水运（下半月） 英文刊名：CHINA WATER TRANSPORT 年，卷(期)： 9(11) 分类号：P76 TP216 关键词：海洋漂浮物 六自由度 测量接触电阻对蓄电池检测电压的影响 第3篇
摘要：关于互联器件电连接是否可靠良好的判断，接触电阻是重要的参考依据。在实际操作中，接触电阻对于广大设计工艺人员有着重要意义，但是对于接触电阻的定义和测量，一直处于模糊不清的状态。在蓄电池电压检测中，接线端子和电流线端子之间的接触电阻对于蓄电池有着重要影响。为了减小蓄电池检测的误差，确保蓄电池实际的生产质量能够达标，弄清楚接触电阻对蓄电池电压检测的影响意义重大。本文分析了接触电阻对蓄电池检测电压的影响，希望能够与相关工作人员共勉。
关键词：接触电阻；蓄电池；电压检测
前言
众所周知，当电流流经导体时，必然会产生电压降。根据欧姆定律U=R*I，很容易就可以得出电压降的具体数值。根据欧姆定律，我们也不难看出，接触电阻和电流跟电压降成正比关系。换句话说，电阻越大，电压降也就越大；流经导体的电流越大；电压降也就越大。正是因为这个事实的存在，在蓄电池检测电压过程中，检测结果必然会受到影响，电流越大，所产生的误差也就越大。所以，随着技术的进步，各种蓄电池检测新方法也不断更新，极大地提高了蓄电池检测的精确度。
一、接触电阻简介
在实际的电路中，接触电阻比比皆是，随处可见，但是要想全面介绍接触电阻，其实并不容易。即使是在物理课本中，对于接触电阻也没有给出明确定义和详细解释。简单来说，凡是两种或两种以上的导电体，其接点处必然存在接触电阻，这个接触电阻不是一成不变的，它受到很多因素的影响。机械接触压力、接触面的各种物理化学性质、接触面光洁度、接触面积等众多因素决定了接触电阻的阻值始终处于变化中。在实际生活中，技术人员会采取不同措施来降低接触电阻对电路的影响。如电路施工人员在施工中将接点固结，从而忽略接触电阻对电路的影响。如果接点没有接结实，接点处电阻就不能忽略，电阻较周围线路都大，接点处在电流作用下产生的热量为I2r，温度的升高对于电路安全十分不利，极大地增加了电路烧毁、甚至火灾的发生几率，安全隐患不容小觑。
二、蓄电池电压测量方法分析
1.蓄电池测量电压现状分析
随着经济的发展、技术的进步，在开展蓄电池测量工作的过程中，很多蓄电池厂家不断引进先进的、自动化程度高的检测设备来对蓄电池进行设备检测，甚至也有采用微机控制设备来对蓄电池进行检测的。而这些设备的工作原理基本一致，都在减小线路电压降方面下足了功夫。这些检测设备中，要么采取分开设计电流线的方式，要么采取电压采样线的方式，在提高蓄电池检测精度方面发挥着重要作用。其具体的工作流程是这样的，在蓄电池检测过程中，利用电流线和检测设备之间的电路回路，使得电压线转化为仅仅是信号采集的线路，而通过它的电流也仅仅只有几毫安，从而使导致误差的电压转化成可以忽略不计的电压。但是，还有一处电压降没有通过这些新设备的使用而消除，那就是蓄电池端子和电流线端子之间的接触电阻。由于不同的检测设备，采样线的接线方式设计有所差异，导致接触电阻对蓄电池电压检测的影响不容忽视。目前，应用于蓄电池检测的设备中，常用的接线方式有锥形锁紧式、螺丝联接式、夹子固定式等，它们的共同点是都将电压采样线的位置固定在电流线端子上。这样的接线方式使得蓄电池端子与电压采样线质检的接触电阻得以忽略不计，在减小测量误差方面有很大进步。但是，这样测量出来的电压并不是蓄电池的端电压。尽管这个问题已经引起了大多数企业管理者的关注，也采取了一定的改进措施，比如对蓄电池端子和电流线端子进行清洗的做法，在一定程度上减小了接触电阻，但是在消除接触电阻的道路上还是任重而道远。
2.接触电阻对蓄电池电压测量的影响
众所周知，接触电阻不是一个定值，它受很多因素的影响，随着外界条件的变化而变化，蓄电池的新旧程度、放电线和蓄电池接线端子的接触面积、硫酸对接线端子的腐蚀程度以及放电过程中线路温度的变化等都会对接触电阻产生不同程度的影响。蓄电池新、接线端子接触面积大、硫酸腐蚀程度小、线路温度低，接触电阻就小，蓄电池电压测量所产生的误差就小，也就是说接触电阻对蓄电池电压测量的影响就小。反之，如果蓄电池旧、接线端子接触面积小、硫酸腐蚀程度高、线路温度高，接触电阻也就大大增加，对蓄电池的影响也就不断增大。比如在检测检测刚做完初期容量检测的蓄电池时，采用螺丝接线的方式来对检测设备进行连接，在不同的放电情况下分别进行试验，并对正、负两个接线端子的电压降进行记录，从而可以发现，试验结果跟理论相一致，放电电流越大，放电时间越长，电压降的数值也会越大。
接触电阻的存在，对于蓄电池检测电压有着重要影响。不同的检测方法对于测试结果的影响也不尽相同。对于测量放电时间的蓄电池，接触电阻的存在，使得蓄电池的放电电压呈现出整体下移的趋势。这种影响在前期并不是特别明显，但是在试验后期，蓄电池放电电压迅速下降。而接触电阻的存在，仅仅是对蓄电池输出功率产生了影响，使输出功率有所减少，而对于放电时间并没有太大影响。而对于测量终止电压的蓄电池，接触电阻的存在，对测量结果产生了重要影响，形成了比较明显的电压误差，使得蓄电池被定性为不合格产品。而对于测量放电时间和放电电压的蓄电池，接触电阻的存在，使得蓄电池的各种性能首尾不能相顾，为了满足放电电压要求，必然会使放电时间大大缩短，为了减少接触电阻所产生的电压误差，必然也会对电池配方等作出调整，从而使得蓄电池达不到技术要求，这都需要在生产过程中对性能进行权衡，保证蓄电池的使用质量。
三、结语
接触电阻在生活中随处可见，接触电阻的存在对于电路也有一定的不利作用。尤其是对于蓄电池的电压检测，接触电阻的存在，容易在蓄电池的电压检测中产生误差，不利于蓄电池的性能判断。现阶段，接触电阻对于蓄电池的电压检测的影响，随着科技的进步正在不断减小，希望能够在不久的将来能够彻底消除接触电阻对蓄电池检测的不利影响。
参考文献：
[1] 籍风荣，汪伟.蓄电池性能检测方法研究[J].移动电源与车辆. 2004（01）.
接触网检测 第4篇
一、关于接触网
接触网是沿线上空架设的向机车供电的特殊形式的输电线路, 其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础五部分组成。接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件。接触悬挂通过支持装置架设在支柱上, 其功用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。接触网的分类大多以接触悬挂的类型来区分。我们所讲的接触悬挂的分类是对接触网的每个锚段而言的。接触悬挂的种类较多, 一般根据其结构的不同分成简单接触悬挂和链形接触悬挂两大类。简单接触悬挂 (以下简称简单悬挂) 是由一根接触线直接固定在支柱支持装置上的悬挂形式。国内外对简单悬挂做了不少研究和改进。我国现采用的带补偿装置的弹性简单悬挂是在接触线下锚处装设了张力补偿装置, 以调节张力和弛度的变化。在悬挂点上加装8～16m长的弹性吊索, 通过弹性吊索悬挂接触线, 这就减少了悬挂点处产生的硬点, 改善了取流条件。另外跨距适当缩小, 增大接触线的张力去改善弛度对取流的影响。链形悬挂的接触线是通过吊弦悬挂在承力索上。承力索悬挂于支柱的支持装置上, 使接触线在不增加支柱的情况下增加了悬挂点, 利用调整吊弦长度, 使接触线在整个跨距内对轨面的距离保持一致。链形悬挂减小了接触线在跨距中间的弛度, 改善了弹性, 增加了悬挂重量, 提高了稳定性, 可以满足机车高速运行取流的要求。
接触网连接件容易受到外界因素的影响产生过热现象, 严重时会造成供电中断, 引发列车停运事故, 接触网的连接件过热的主要原因有: (1) 氧化腐蚀。由于外部热缺陷的导体接头部位长期裸露在大气中, 长年受到日晒、雨淋、风尘结露及化学活性气体的侵蚀, 造成连接件导体接触表面严重锈蚀或氧化, 氧化层会使金属接触面的电阻率增加几十倍甚至上百倍; (2) 连接件接头松动。导体连接部位在长期遭受机械振动、抖动或在风力作用下摆动, 使导体压接螺丝松动。
二、红外热像仪检测接触网的优势
1. 红外检测具有远距离、不停电、不接触、不解体等特点, 给接触网日常维护保养提供了一种先进手段。
2. 福禄克已申请专利的IR-Fusion技术除了拍摄红外图像外, 还同时捕获一幅数字照片, 将其融合在一起, 有助于识别和定位故障, 从而在第一时间准确修复故障。
3. 福禄克热像仪配备了功能强大的软件, 用于存储和分析热像图并生成专业报告。通过该软件, 可以对热像图中发射率、反射温度补偿以及调色板等关键参数进行调节, 提高了检查的安全性和方便性。
三、检测接触网的注意事项
非接触式检测技术 第5篇
在检测过程中, 把传感器置于被测对象上, 可灵敏地感知被测参量的变化, 这种接触式检测方法通常比较直接、可靠, 测量精度较高, 但在某些情况下, 因传感器的加入会对被测对象的工作状态产生干扰, 而影响测量的精度。而在有些被测对象上, 根本不允许或不可能安装传感器, 例如测量高速旋转轴的振动、转矩等。因此, 各种可行的非接触式检测技术的研究愈来愈受到重视, 目前已商品化的光电式传感器、电涡流式传感器、超声波检测仪表、核辐射检测仪表等正是在这些背景下不断发展起来的。今后不仅需要继续改进和克服非接触式 (传感器) 检测仪器易受外界干扰及绝对精度较低等问题, 而且相信对一些难以采用接触式检测或无法采用接触方式进行检测的对象的检测会极为方便。
食品接触材料检测分析要求 第6篇
国际上将食品容器、包装材料统一纳入到“食品接触材料 (Food Contact Materials, FCMs) ”范围, FCMs定义为将要与食品直接、间接或可能接触, 以间接的食品添加剂的形式出现, 本身并不构成食品成分的一类材料。国际对于食品接触材料的管控非常严格, 2009年上半年欧盟召回产品中, 29%的产品都是由于食品接触材料问题, 包括三聚氰胺-甲醛树脂产品的甲醛迁移量超标, 餐具/器具的铬、镍、铅、镉等重金属超标等。食品接触材料的安全需要引起食品包装、食品容器具、食品生产企业的足够重视, 按照中国和国际规定进行生产和检测。本文将对国际、国内对FCMs使用要求及相关检测方法要求进行介绍。
各国对食品接触材料的使用要求
对于食品接触材料使用的原料、辅料, 各国都有明确规定。例如, 欧盟94/62/EC对FCMs所含的有毒有害重金属及有机化合物如铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯、有机氯化物、有机溴化物, 均有严格的限制, 对可能致癌的聚烯烃物质的氯乙烯、丙乙烯单体也有严格限制;美国食品及药品管理局 (FDA) 严禁PVC用于食品FCMs;日本食品包装适用的印刷油墨标准规定, 禁止将180种造成公害物质、危害系数较高的化学物质和挥发性有机化合物作为生产油墨的原料, 对印刷油墨在食品包装的苯残留溶剂总量进行了严格限制;我国国标GB9685-2008规定, 苯、甲苯和二甲苯不得用于油墨之中, 二甲苯只许用于涂料和粘合剂, 而且用量要达到制品标准要求。
食品接触材料中有害物质迁移测试要求
关于FCMs的测试一般分为物理测试和化学测试, 物理测试项目包括相对密度、熔点、脱色试验、荧光性物质测定等;化学测试包括化学成分组成和迁移的检测, 其中迁移的检测难度最大。
迁移指FCMs中化学物质向与食品接触的内表面扩散并被溶剂化或溶解。迁移是一个扩散 (动力学因素) 和平衡 (热力学因素) 的过程。迁移测试用于评测FCMs向食品中流入的有毒有害物质, 包括高分子材料聚合时未发生反应的游离单体、添加剂 (如增塑剂、稳定剂、着色剂) 以及印刷油墨的有机溶剂 (如苯溶剂) 等的含量水平。2009年9月, 我国出口英国的捞面勺就因迁移出初级芳香胺和二氨基二苯甲烷被警告通报;出口德国的保鲜盒因迁移物总量过高被警告通报。
包装材料中有害物质的迁移量除取决于迁移物质本身的性质和用量外, 还与接触物质 (如肉类、油脂、酒精) 和环境条件 (如温度、时间) 有关。由于食品组成特性非常复杂, 很难直接测量分析食品中的迁移物质, 因此, 通常的测试方法是对不同的模拟对象选用相应的食品模拟溶剂。食品主要被分为水性食品、酸性食品、酒精类食品和脂肪类食品4种, 食品模拟溶剂也相应分为:蒸馏水、稀酸溶液、乙醇/水混合液、橄榄油 (可用甘油三酯或葵花籽油替代) 4种类型。根据迁移测试研究目的的不同, 可以选用不同的食品模拟溶剂来替代具体食品, 以测定相应食品的包装材料中有害物质的迁移量是否符合标准要求。不同国家对不同食品的相应模拟溶剂以及包装材料在模拟溶剂中的浸泡时间也做出了相关要求。
模拟溶剂的要求
美国FDA在联邦法规中对原料食品和加工食品进行了分类。在具体的迁移测试中, 对于不同的模拟对象选用其相应的食品模拟溶剂。其中, 水性和酸性食品选用10%乙醇作为食品模拟溶剂, 低度和高度酒精类食品选用10%或50%的乙醇, 脂肪类食品使用食品油 (如玉米油、橄榄油等) 。对于其他具体的食品类型、聚合物类型、使用温度、使用场合、具体迁移物质的极限数量, FDA也有相应具体的规定。
欧盟指令85/572/EEC中对与食品接触的塑料材料和物件, 根据其所接触食品属性的不同规定了四种模拟溶剂, 分别为蒸馏水、3%乙酸水溶液、15%乙醇水溶液和橄榄油, 其中如因分析方法因素而不便使用橄榄油, 该模拟溶剂可用甘油三酯或葵花籽油替代。此外, 指令中还给出了各类食品对应的模拟溶剂及相关规定。值得注意的是, 与某些食品接触的塑料材料可能会对应多种模拟溶剂进行测试, 例如水性或油性介质中保存的蔬菜, 奶酪 (除全奶酪) 等;而与某些食品接触的塑料材料则可免于模拟溶剂测试, 例如带壳干果, 盐和淀粉等。因此, 测试过程中应按照该指令对具体样件做出合理分析后再选用合适的测试方法。
我国标准选用水、4%乙酸、65%乙醇、正己烷作为食品模拟溶剂。选用不同的食品模拟溶剂, 试验的结果会有一定差别。一般, 蒸馏水用于模拟提取pH≥5的食品;酸性食品 (pH<5) , 如醋、脂制食品或水果汁通常用稀醋酸溶液, 推荐浓度为2-5%;脂肪类食品模拟溶剂可选用正庚烷、异辛烷、二乙基乙醚、乙醇或液状石蜡及油脂 (椰子油、橄榄油、向日葵籽油、猪油和各种合成的三甘油酯) 。
浸泡时间和温度的要求
包装材料在模拟溶剂中的浸泡时间和温度, 是影响污染物迁移的重要因素。测试时为了有效节省时间, 通常会根据具体情况加速处理。在一定条件下, 短时间的较高温度与长时间的低温处理, 有同样的效果。
欧盟的要求中, 延长接触 (t>24h) , 要求采用5℃贮存10天, 或40℃贮存10天;较长接触 (2h≤t≤24h) , 要求采用5℃贮存24小时或40℃贮存24小时;短暂接触 (t<2h) , 要求采用70℃贮存2小时, 100℃贮存1小时或121℃贮存30分钟。
美国规定不同的食品和不同的溶剂需采用不同的试验条件。例如, 经高温消毒的非酸性液体产品 (可含盐、糖、脂肪食品) , 用蒸馏水作为溶剂时, 要求120℃, 保温2小时;用正己烷为溶剂时, 要求66℃, 保温2小时。室温填充和贮存的食品, 用蒸馏水作溶剂, 要求49℃, 保温24小时;用正己烷作溶剂, 要求21℃, 保温30分钟;用8%乙醇作溶剂时, 要求49℃, 保温24小时。同时, FDA还推荐在进行10天的试验过程中, 应该对溶剂至少分析4次, 分析的时间分别为2小时、24小时、96小时、240小时。
我国制订的国家标准GB/T17409-1998中规定:各种制品样品在4%乙酸[ (60±2) ℃, 保温0.5h]、水[ (60±2) ℃, 保温0.5h]、65%乙醇[常温 (20±5) ℃, 浸泡1h]和正己烷[ (20±5) ℃, 浸泡1h]条件下浸泡, 浸泡液混合后加热浓缩, 定容后待测。
在进行FCMs测试时, 首先要明确产品的使用国家, 根据不同国家标准的要求, 选择相应的实验条件和测试项目, 这一点非常重要。如上所述, 由于各国采用的模拟溶剂、浸泡温度和浸泡时间等都有很大差别, 因此需要准确选择。PONY谱尼测试集团是诞生在中国本土的国际化检测机构, 熟悉国内、国际标准和法规, 可以帮助企业分析法规要求, 选择合适的测试方法。
由于材料的复杂性, 众多的单体、添加剂, 有的因为技术原因很难检测或虽然测得出但灵敏度达不到相关国家的要求, 从而造成了许多在国内检测合格的包装材料, 到国外就变成不符合标准的产品被退回。最近, 欧盟向我国发出的食品接触材料方面的黄色警告, 很多都是因为这个原因。PON Y谱尼测试集团在国内拥有7个大型实验室, 拥有测试FCMs国际顶尖的分析仪器和设备, 可以帮助企业顺利出口。
相关链接:
食品接触材料蒸发残渣检测案例 第7篇
食品接触材料的材质有玻璃、塑料、橡胶、纸、金属、涂料等等。由于与人体健康的密切相关性, 食品接触材料首先需要确保其自身的卫生安全。一般而言, 食品接触材料在加工过程中会加入抗氧化剂、稳定剂、增塑剂、稀释剂等助剂, 这些助剂在与食品接触过程中, 分子可以从材料迁移进入食品, 影响食品的安全, 进而对人体健康构成威胁。
因此, 国内外食品接触材料的卫生标准中都有对包装向食品中迁移物的检测要求与标准规定。例如, 我国的GB 9685-2008《食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准》、GB 9683-88《复合食品包装袋卫生标准》、GB 4805-1994《食品罐头内壁环氧酚醛涂料卫生标准》、GB19741-2005《液体食品包装用塑料复合膜、袋》、GB/T18192-2008《液体食品无菌包装用纸基复合材料》、GB/T5009.60-2003《食品包装用聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯成型品卫生标准的分析方法》、美国的CFR21 PART 170-189、日本的食品卫生法等。
一迁移量测试方法
蒸发残渣是检测食品接触材料在使用过程中接触水、酸性物质、酒精类、油脂类等食品时可能析出的化学物质量的指标, 即蒸发残渣指标用来考核一定时间内包装中各类物质向食品迁移的总量, 用mg/L表示。模拟物一般采用蒸馏水、4%乙酸、20%或65%乙醇和正己烷。
1手动测试方法
目前常用的测试方法为取单面面积为50cm2 (如样品单侧浸入模拟液, 则取面积为100cm2的试样) 的样品, 清洗干净后浸入200m L模拟液中, 按标准规定的温度和时间浸泡后, 分次置于预先在100±5℃条件下干燥至恒重的蒸发皿中, 在沸水浴上蒸干后移至恒温烘箱干燥2小时, 取出干燥0.5小时后称量。然后再次放入恒温烘箱干燥1小时, 冷却0.5小时后称量, 重复烘干称量过程, 直至恒重。恒重后蒸发皿中析出物的质量便为蒸发残渣量。同时, 取空白模拟液采用相同程序做空白试验。
根据如下公式计算蒸发残渣量。
公式中:X为样品浸泡液的蒸发残渣 (mg/L) ;m1为测试样品浸泡液蒸发残渣量 (g) ;m2为空白模拟液蒸发残渣质量 (g) ;V为浸泡液体积 (m L) 。
采用该方法测试蒸发残渣时, 由于溶剂蒸发过程、烧杯在干燥器中冷却过程、称重时环境影响、恒重判定条件、操作手法等因素的影响, 检验结果的重现性较差, 且不同试验人员的检测结果可比性差。因此, 在采用手动测试方式时, 需特别注意测试结果的重复性, 以获得准确的结果或满足标准的要求。例如, GB/T5009.60-2003《食品包装用聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯成型品卫生标准的分析方法》中规定, 在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得差过算术平均值的10%。
2仪器自动测试法
通过对整个试验过程的分析, 我们发现蒸发残渣试验结果准确性的影响因素主要来自操作过程中的随机误差, 这种误差是无法完全预料并控制的, 是必然存在的。而采用仪器自动测试法, 则解决了烘干、干燥、称重等试验过程中人为操作的误差, 且确保了试样重量测试过程一直处于相对平稳的环境中, 避免了试验环境对试验结果的影响。
仪器自动测试法的测试原理与人工测试法相同, 目前在业内已有所应用, 例如济南兰光机电技术有限公司的ERT-01蒸发残渣恒重仪, 测试精度可达0.3mg, 控温范围100~130℃, 可在高温条件下直接称量, 避免了冷却过程中各因素造成的影响。该仪器可以一次性测试1~8件试样, 可将空白模拟液与样品同时检测, 既解决了空白试验耗费工时的问题, 又使空白试验与测试样品在同一条件下检测, 增加了检测结果的准确性。
二蒸发残渣检测实例
试验样品:三边封口牛奶袋 (材料PE黑白膜) 。用清水清洗袋内5次, 再用蒸馏水冲洗3次, 晾干备用。
测试依据:GB/T5009.60-2003《食品包装用聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯成型品卫生标准的分析方法》。
模拟液:根据GB/T5009.60-2003, 本次试验采用4%乙酸 (60℃, 2h) 、正己烷 (常温, 2h) 和65%乙醇 (常温, 2h) 作为模拟液。由于实际使用中只有袋内侧接触牛奶, 如整体取样浸泡, 则袋外表面也会有物质迁移进模拟液, 使检测结果偏高, 因此, 本次试验不按面积取样, 而是将模拟液倒入样品内进行浸泡, 使模拟液与样品内侧充分接触。模拟液加至袋内容积2/3~4/5。
仪器设备:济南兰光机电技术有限公司ERT-01蒸发残渣恒重仪、常州诺基仪器有限公司超级恒温油槽。
准备工作:将ERT-01的试验杯用清水冲洗干净, 擦拭晾干备用。
正己烷蒸发残渣测试:将5个牛奶袋放置在干净烧杯内 (烧杯作用为防止牛奶袋中液体洒溢) , 将正己烷模拟液倒入牛奶袋中, 在室温浸泡2小时。
乙醇蒸发残渣测试:将5个牛奶袋放置在干净烧杯内 (烧杯作用为防止牛奶袋中液体洒溢) , 将65%乙醇模拟液倒入牛奶袋中, 在室温浸泡2小时。
乙酸蒸发残渣测试:根据G B/T5009.60-2003的规定, 将装有4%乙酸模拟液的5个牛奶袋分别放于恒温油槽中在60℃的温度下加热2小时。
测试步骤:三类模拟液的测试步骤相同, 下文介绍测试步骤不再区分模拟液种类。
首先进行空杯试验, 将试验杯放入试验腔内, 保持试验杯水平, 用手将试验杯轻轻放到托盘上, 关好玻璃密封门和外罩, 称量ERT蒸发残渣恒重仪自带试验杯的重量。
然后, 取150 m L浸泡液分别倒入ERT-01的5个试验杯中。同时, 分别取150m L模拟液原液倒入3个试验杯作为空白试验。
将8个试验杯放入恒温油槽加热至水分蒸发掉大部分后, 再将试验杯放入ERT-01的试验腔中。
设置试验温度为105℃, 称重间隔为1小时。试验模式采用差值模式, 差值量设定为0.3mg, 即两次称量的重量相差不大于0.3mg时即认为样品已恒重。将装有模拟液原液的试验杯设置为参考杯, 装有样品的试验杯设置为试验杯。开启试验, 仪器自动进行烘干、称量并判定, 当达到恒重时自动计算蒸发残渣量。
经测试, 本次样品的蒸发残渣量为4%乙酸8.556mg/L、正己烷6.279mg/L、65%乙醇11.332mg/L。
结果判定:根据GB 9683-88《复合食品包装袋卫生标准》的要求, 4%乙酸、正己烷 (常温, 2h) 和65%乙醇 (常温, 2h) 的蒸发残渣量均不得超过30mg/L, 因此, 本样品符合国家规定。然而, 根据张雅君《与乳制品接触时间对包装材料蒸发残渣值的影响》研究, 包装材料蒸发残渣指标会随着与内容物接触时间的增加而有所变化, 其所研究的各类包装材料4%乙酸指标随着与所包乳制品接触时间的增加而下降, 而正己烷和65%乙醇指标则随着与所包乳制品接触时间的增加而上升。因此, 企业在对包材的蒸发残渣量检测监控时, 应将货架期列为考量因素之一, 以对包材蒸发残渣指标有全面的把控。
结语
在当前食品安全逐渐上升为食品检测重点的时代, 食品接触材料对食品安全的影响也成为了各食品厂商及消费者关注的焦点, 与此同时, 蒸发残渣也被列为各国食品接触材料市场准入及出口包装材料的重点检测项目, 在各行业新闻中, 经常能看到各种食品接触材料因蒸发残渣不合格被曝光、扣留或退回的消息。
接触式坚实冰雪厚度检测分析 第8篇
通过对坚实冰雪特性分析, 结合常用的检测方法, 设计出接触式坚实冰雪厚度检测装置, 通过初步试验查验了装置的可行性和精度范围。
坚实冰雪特性分析
坚实冰雪是由行人和车辆的反复碾压伴随在温度的升降变化反复融冻后形成的表层冰膜, 内部含杂, 硬度大、密度高、与路面粘附紧固的冰雪。坚实冰雪的物理特性如表1所示。
检测方法分析
常用的测量方法中, 主要测量方法分为接触式测量和非接触式测量, 如图1所示。目前对冰雪厚度检测已有应用的是降雪监测站用激光检测降雪厚度、利用电容测量冬季江河冰层厚度等, 但对道路冰雪的厚度测量方法尚在研究阶段, 还未有成熟的技术和方法。
由于坚实冰雪的特殊性, 冰雪和沥青路面均为非金属, 介电常数相近, 冰雪内部含杂, 厚度检测时所有检测装置必须在冰雪上侧, 且检测精度不易受外界环境影响, 又需实时动态测量。所以现已运用的激光测量、电容电感测量、超声波测量等在冰雪层厚度测量时均不再适用。经过分析最终选用机械接触式测量, 具体方法如下。
假定路面平整、路面障碍为井盖和车辆减速带。通过在同一基准面上测量路面的起伏状况, 然后在进行相应的计算, 得出起伏的冰雪层厚度。检测原理是在连接冰雪试验台的拖拉机上安装伸出的厚度测量基准杆。此基准杆在拖拉机上固定, 并和已除路面距离为h, 且为已知值。厚度检测时, 利用倾角传感器测量冰雪待除路面上随行杆与基准杆的角度θ值, 通过公式 (1) 可计算出检测的冰雪厚度。检测原理图如图2所示。
式中:
h—为随行杆离地面的距离;
h2—测量得冰雪厚度值。
试验原理及过程
结合试验原理利用倾角传感器来检测随行杆与测量基准杆的实时夹角, 由于室外冰雪检测时的温度低、环境差, 选用普通的商用传感器不能满足温度和试验要求, 通过综合对比, 最终选择LVT526H型倾角传感器, 如图4所示, LVT526H型倾角传感器的参数指标如表2所示。51单片机如图5所示, LED12864显示屏如图6所示。
基于夯实土胚的坚实度可控, 且形成过程和物理特性与坚实冰雪相近。运用土胚代替坚实冰雪检测结果具有可参考性。经过分析在初步室内检测试验中用特定坚实度范围的夯实土胚和土槽轨道分别代替坚实冰雪和道路路面。试验中简化相关试验参数。厚度检测系统示意图如图3所示。
根据试验原理搭建的试验台如图7所示。试验中土胚参数分别设置为长度1m, 厚度分别按正弦起伏、先增后减、递增、递减、先减后增五种典型的形状设置。模拟可能出现的路面冰雪形状。验证不同路面下检测装置的测量精度。
试验前通过土壤坚实度测量仪检测各段土胚的坚实度, 检测结果如表3所示, 从测量结果可以看出试验土胚的坚实度均在坚实冰雪的坚实度范围内, 试验土胚性质接近坚实冰雪的性质。试验过程图片如图7~10所示。
试验结果分析
通过检测试验, 试验测得的厚度和试验前人工测得的结果分别如图11~15所示。通过结果图形可知试验路段中图12中先增后减路段检测精度最高, 误差均在0.8mm以内;图13中递增段中土胚厚度持续增加时检测精度较高, 误差在0.9mm以内, 末端起伏阶段误差稍大, 最大为1.7mm;图14递减路面与之类似, 递减段厚度最大误差达到2.5mm。图15先减后增段最大误差为2.6mm;图11正弦起伏路段起伏频繁, 测量误差最大, 误差最大处主要发生在路段的最高点和最低处, 最大误差为第二个波谷处, 数值为3.7mm。综合分析试验中检测误差在可允许的4mm范围之内, 最大误差出现在正弦起伏段为3.7mm, 其余路段误差均在3mm以内。试验装置反馈速度快, 精度满足要求。
结语
(1) 介绍了坚实冰雪的物理特性, 分析了目前常用的检测方法, 结合冰雪特性选取接触式检测方法, 首次利用机械接触式方法对坚实冰雪厚度进行检测。针对冰雪厚度检测原理, 选用LVT526H倾角传感器通过编程计算显示出待测的冰雪厚度。
基于智能交流接触器的电弧检测装置 第9篇
电弧是开关电器工作中产生的一种必然现象,为了减小甚至消除电弧,近年来,国内外已有不少电器工作者在电弧研究领域开展了广泛的研究工作。
由于电弧是温度极高的游离气体,因此要想准确的测试分析电弧十分困难。目前,常见到的测试装置大多采用高速摄像机或CCD测试系统完成电弧的图像拍摄和信号采集,进而对电弧进行分析和研究[1]。对高压开关电器和低压断路器的短路电弧的研究工作已经全面展开。但是,这些装置大都价格昂贵,难于应用在产品的开发检验中[2]。低压空气式交流接触器是一种量大面广的控制电器,其工作过程尤其是AC-4工作状态产生的电弧直接影响接触器的电寿命。为了进一步提高产品的性能指标、优化触头系统、分析触头材料,必须对交流接触器的运动电弧特性进行分析和研究。因此,设计了基于智能交流接触器的电弧检测试验装置。
该装置充分利用了智能交流接触器吸合和分断时刻可控的特点,完成了触头分断时的控制和检测方案。智能交流接触器产品采用了智能控制模块与接触器本体相结合的控制方案,通过智能控制模块实现接触器起动、吸持、分断全过程的动态控制。在分断过程中,可以灵活的控制接触器触头的分断时刻,为研究接触器分断过程中的电弧提供良好的测试平台。
本文利用了智能交流接触器可以实现过程控制的特点,设计了一套基于智能交流接触器控制电路的电弧检测装置,使用两片单片机对电弧电流和电压同时进行采样并完成上位机的控制和显示,具有控制简单、操作灵活、价格便宜等特点,而且为高速摄像机提供了输入接口,方便对电弧特性进行进一步分析和研究。
1 电弧检测装置的工作原理
1.1 智能交流接触器
介绍智能交流接触器的工作原理,以单台接触器本体加智能控制模块的控制方案为例,其工作原理框图如图1所示。
在吸合过程中,电压采样电路对控制电路电压进行采样,当采样电压高于最低吸合电压后,单片机发出吸合信号给控制电路1,而后主控元件1接通,线圈强激磁吸合。待线圈吸合后,单片机给控制电路2发出保持信号,主控元件2接通,同时主控元件1退出,接触器低电压保持。在分断过程中,电流采样电路对主电路电流进行采样,当采样到电流零点时,单片机给控制电路2发出分断信号,线圈失电,接触器零电流分断。通过主控计算机控制,可以实现接触器吸合和分断过程的智能控制[3]。
1.2 电弧检测装置的检测方案
电弧检测装置是以智能交流接触器为基础,实现对电弧电流和电压的采集。由于接触器分断过程中所产生的电弧是动态电弧,最终测量结果与采样精度有关。如果采样点数越多,则采样精度越高,但这种情况下单片机的采样速度要提高,存储容量要增加。而这样的单片机价格较高。故采用PIC系列单片机,该系列单片机具有精简指令集、外接电路简洁、可靠性高、开发方便、品种丰富、价格便宜等特点,方便用于电弧检测装置中对接触器进行控制以及对电弧电流和电压的采样存储。由于对电弧电流和电压的采集必须尽量同步,可采用两种检测方案。
第一种方案可以通过两片PIC16F877单片机同时对电弧电流和电压进行采样。PIC16F877单片机自带的RAM中,理论上有512个8位宽的地址空间,实际可用的有368个RAM单元,通过该单片机自身的ADC模块对电弧信号进行采集。而后,将采样结果存于两片单片机自带的RAM里面。该方案硬件电路简单、控制方便。但是,采样精度和数据存储量受到一定限制。
第二种方案可以通过外扩高速A/D和外扩存储器。外扩A/D可采用Microchip公司生产的MCP3004数据采样芯片,它提供4路单端输入10位A/D转换,A/D转换速度最高可达200 kHz。外扩存储器可以采用UTRON公司生产的UT6264C存储器,其存储容量达到8 KB。通过一片单片机进行控制,对电弧电流和电压交替进行高速采样,可以实现更快速的采样和更多数据量的采集,采样精度较高。但采用这种方案则硬件电路较复杂。本设计采用第一种检测方案进行电弧电流和电压的采样。
1.3 电弧检测装置的工作原理
交流接触器工作在AC-4重任务时,主要对象为电动机负载,而电动机为感性负载。在感性负载下,电流滞后电压90。,当电流过零时电压处于峰值。而阻性负载下,电流和电压同相位,电流过零时电压也过零[4]。在交流电路中,电流每个周期都有两个过零点,而交流电弧在零点附近会出现“零休”现象,很多开关电器正是利用零休时间来实现触头零电流分断。零休时间越长,电弧越容易熄灭,零休时间越短,电弧越不容易熄灭。在感性负载下电弧的零休时间较阻性负载中的短,电弧比较不容易熄灭。其交流电弧电压和电流的波形如图2所示。
图中,u为主电路电压,i为主电路电流,ih为电弧电流,is为剩余电流,Uh为电弧电压,Urh为燃弧尖峰,Uxh为熄弧尖峰,uhf为实际恢复电压,t0为触头分开时刻。通过对智能交流接触器的控制,可以采集触头吸合和分断时刻的电弧信号。但由于吸合过程所产生的电弧主要是触头弹跳引起的,电弧较小,而分断时所产生的电弧较大,故而首先对分断时刻产生的电弧进行研究。触头分断时刻的具体控制时间如图3所示。
图3中,i为通过电流互感器检测到的主电路电流,t1为单片机检测到电流零点后的延时时间,t2为交流接触器固有的分断过程动作时间。当单片机采样到电流零点时,可以通过控制t1的时间,使接触器触头在不同的时刻分开。由于交流电弧具有过零分断的特点,在一定的电源电压和电流情况下,电弧极易熄灭。若使触头在t3区间的A区域中打开,则电弧容易在电流过零后就熄灭。若使触头在t3区间的B区域中打开,此时电流离过零的时间较长,电弧重燃的几率较大。
电弧检测装置的主电路如图4所示。
通过电流互感器和电压互感器对主电路电流和电压进行采样,实现控制电路与主电路的隔离。通过调节可调电阻,将主电路电流调节到一定数值,此时分断电路,触头两端将产生电弧。由于交流电压有正有负,故电弧电流和电压都需经过电压提升电路将其值提高到正值再输入到单片机,保证输入到单片机的电压处于正常工作范围。装置的试验电路板如图5所示。
2 电弧检测装置的软、硬件电路设计
2.1 电弧检测装置的硬件设计
本装置通过两片单片机进行整体测试控制,其中1号单片机为主控单片机,负责对接触器进行控制和电弧电流的采样,2号单片机负责电弧电压的采样。其硬件框图如图6所示。
在图6中,强激磁起动电路包括主控元件1和起动电路,当单片机发出吸合信号时,起动电路通电,线圈得电,接触器强激磁吸合。低电压保持回路包括主控元件2和保持电路,当单片机发出保持信号后,保持回路通电,同时强激磁起动电路退出,接触器低电压保持。当单片机发出分断命令时,保持回路退出,接触器分断。
2.2 软件设计
下位机采用PIC16F877单片机对智能交流接触器进行控制,其软件框图如图7所示。
通过主控计算机对单片机进行控制,当主控计算机发出吸合命令后,1号单片机对控制电路电压先进行采样,当采样得到的电压大于75%额定电压时,1号单片机发出信号,强激磁电路接通,接触器吸合,而后,强激磁电路关断,低电压保持电路接通,接触器低电压小电流保持。当主控计算机发出分断命令后,1号单片机先检测主电路电流零点,检到零点后,延时一定时间发出分断信号使接触器在某一时刻分断,1号单片机即刻对电弧电流进行采样,同时发出信号通知2号单片机对电弧电压同时进行采样。采样一个周期后,1号单片机的采样数据发送至主控计算机,而后2号单片机的采样数据也发送至主控计算机,完成电弧电流、电压及电弧伏安特性曲线的绘制显示。
上位机采用可视化软件Visual Basic 6.0设计控制界面,该软件具有良好的人机交互能力,操作简单,控制方便。其程序框图如图8所示。
3 试验研究
自行设计了试验装置,开距调节装置如图9所示。
调节杆通过绝缘件顶住接触器的动触头,防止支架导电。通过上面的旋转杆,可以调节调节杆的长度,进而对触头开距进行控制。旋转杆旋转一圈为1 mm,因此可以方便的改变触头的开距。
电弧检测装置的试验样机如图10所示。
由于主电路电压、电流的大小、触头的开距、触头分断速度、带载情况都会影响分断时刻电弧的产生及所产生的电弧能量的大小。当电流和电压大小固定时,调节触头开距和分断时刻,触头开距变小,容易产生电弧,触头在电流过零后分断,也较容易产生电弧。当触头开距固定时,调节电流大小,电流增大时,所产生的电弧也较大,电流减小时,所产生的电弧较小。
该装置进行带载实验验证,在阻性负载下,所测电弧电流和电压波形如图11所示。
从图11中可以看出,在电流正半波产生电弧,半个周期后电弧熄灭,电路分断。由试验结果可知,电弧燃弧时间为9 ms左右,当电流和电压都过零时,电弧熄灭,触头完全断开。
若通过单片机接口接入高速摄像机,还可以对整个系统进行扩展,借助高速摄像机和有限元分析软件对电弧的能量场、温度场、电流场等进行分析,对于优化触头系统具有指导意义。
4 结语
介绍了一种新型交流电弧检测装置,在智能交流接触器控制原理的基础上,使用两片单片机同时对电弧电流和电压进行采样,并将采样数据经过处理后送至上位机,完成交流电弧的特性采集与特性曲线的绘制显示。具有操作简单、控制方便、价格便宜等特点,为低压电器产品的电弧研究和新型触头系统的设计提供了思路。
参考文献
[1]李志鹏,陈德桂,李兴文,等.具有图形组态功能的电弧快速光纤测试系统[J].西安交通大学学报,2003(10):1039-1051.
[2]刘洪武,陈德桂,李兴文,等.采用自聚焦透镜的开关电弧运动形态光纤测试系统[J].中国电机工程学报,2003(9):126-131.
[3]许志红,张培铭.智能交流接触器零电流分断控制技术[J].电工电能新技术,2002(21):54-57.