红外水分仪范文

2024-07-20

红外水分仪范文（精选7篇）

红外水分仪第1篇

1 TM710红外水分仪基本测量原理

TM710红外水分仪基本测量原理是根据OH分子键吸收特定波长的红外光能量的原理工作的。

水分仪的探头里装有一个石英卤素灯泡, 该灯发出的光线通过光学系统, 产生以下波长的红外光束。一种是称为吸收波长:它的能量将被所要求检测物质里的水分子强烈吸收。另一种为参考波长:它的特点为不被检测物质里的水分子吸收, 但其他方面对它的影响与吸收波长受到的影响相同。

红外光束照到物料表面, 然后又部分反射回来, 通过非常精确地测量吸收波长在被物质成分吸收前后的能量的变化, 经过数学函数的计算, 得出一个和被测物质水分有一定比例关系的输出信号。

2影响TM710红外水分仪在线测量误差的因素及对策

2.1 设备

2.1.1 TM710红外水分仪光源来自卤素灯, 对于灯泡来说, 其发出光的强弱直接影响仪器测量精度。因此, 要加强设备点检, 发现灯泡老化时, 应及时更换。

2.1.2 TM710红外水分仪镜头是测量光的窗口, 其清洁程度如何, 直接影响红外线的穿透和吸收, 从而造成测量误差, 因此, 要加强设备保养, 每天保养1次, 保持窗口清洁。

2.2 安装

2.2.1 TM710红外水分仪探头到产品的额定测量距离是250mm, 所以红外水分仪从镜头到物料的直线距离一般都是控制在250±100mm, 装得太高或太低都会影响红外光的能量聚焦, 从而产生测量误差。

2.2.2 TM710红外水分仪的检测原理是对光的吸收, 当安装位置处有强外光照射时, 会引起测量误差, 若如此, 则要安装遮光罩或改变探头测量角度, 倾斜角小于20°, 以免外光干扰影响测量误差。

2.3 物料

2.3.1 由于烟叶的等级、产地不同, 其颜色也是有所差别的, 而TM710红外水分仪对不同颜色的烟叶或烟丝进行测量时, 测量光被物料吸收是不一样的, 从而造成测量误差。虽然可用不同通道采集, 但对于同一探头、同一品牌和同一规格下的物料, 其颜色应保持相对稳定。如某一牌号卷烟的烟叶等级更换, 要对水分仪进行重新校准。

2.3.2 水分仪探头下的物料如果不均匀或断断续续, 会形成料面的不规则, 就会影响反射光的能量, 造成测量值波动大, 从而影响测量误差。因此, 要保证水分仪探头下的物料的均匀和连续。

2.3.3 由于物料在不同温度下吸收红外线是不一样的。因此在同一探头、同一品牌、同一规格下的物料温度应在工艺要求内保持相对稳定, 尽量避免物料温度忽高忽低, 从而引起测量误差。

2.4 校准

2.4.1 由于TM710红外水分仪探头测量光直径最大不超过50mm, 且红外线的穿透能力有限, 因此进行采样校准时, 要取靠近探头且测量光通过的物料;否则会造成样品失真, 从而影响水分仪的测量误差。

2.4.2 由于TM710红外水分仪的显示值是在某一时段内的平均值, 因此采样时一定要在物料相对稳定后, 方可采样且要尽量多采几个点, 采样速度要快, 尽量把采样偏差控制在较小的范围内, 因为采样的多少, 影响探头的校准精度, 所以样品的数量不少于10个, 且每个样品在实验室中要做至少双样的测定分析。

2.4.3 在实验室对样品进行烘箱法校准时, 由于环境温湿度对样品的水分和称重有一定的影响, 因此, 要保持实验室内空气温度22±2℃, 空气相对湿度60±5%, 以保证样品真实。

2.4.4 由于采集的样品水分大小不一定相同, 因此, 采样后不易立即进行测定, 要把样品平衡2个小时, 且要把样品拌均匀, 以减小样品的误差导致校准偏差。

2.5 环境

2.5.1 由于探头窗口镜面到物料之间有一定的距离, 当红外线穿过时, 必然受到这一段空气的影响, 如果空气中含有大量的粉尘或水蒸汽时, 则直接影响测量误差。对此, 就要在探头的玻璃窗上安装空气清洁窗, 利用其周围持续的正压力, 阻止污染物进入探头窗口区。

2.5.2 空气清洁窗中的压缩空气开与关, 以及压缩空气开启压力的大小直接影响水分仪测量精度, 特别是在物料温度较高、水分较大时, 压缩空气的影响尤为明显。因此必须保持水分仪探头窗口的压缩空气无污染且压力大小稳定, ≤0.2MP, 并加强保养, 以保持空气清洁窗洁净。

3小结

由上可见, 影响TM710红外水分仪在线测量误差的因素主要有设备、安装、样品、物料和环境, 要提高其测量精度, 就必须要关注这些因素。阜阳卷烟厂通过多年的使用和研究, 采取了相应的对策, 同时通过定人、定时点检、保养和周期校验, 对出现的问题, 及时加以解决, 从而满足了工艺要求, 确保了过程控制和生产, 为提高产品质量作出了有力保障。

参考文献

[1]国家烟草专卖局.卷烟工艺规范[M].北京:中央文献出版社, 2003.

[2]章习, 高波.解决红外水分仪测量误差的对策探讨[J].烟草科技, 2001 (4) :20-22.

红外水分仪第2篇

1 水分仪自校准系统工作原理

如图1所示, 水分仪自校准系统周期性校准一台静态水分仪, 静态水分仪可与现场各单机水分仪关系建模;从而间接完成对现场所有在线水分仪的自动校准。

系统将快速烘箱作为校准参照设备;以此为基础, 对静态水分仪标定和修正;快速烘箱亦可在较长时间后, 由慢速烘箱校准一次。

如此, 我们所需的良好校准体系就建立起来了。

静态水分仪置于环境稳定的控制中心或质检室内, 受外界因素影响较小, 修正后的静态水分仪精度高, 可替代烘箱快速校准。静态水分仪对物料的采样速度远快于烘箱。因此, 用静态水分仪对现场多台单机水分仪校准, 周期就要短很多;而自校准系统又是自动计算参数、修正单机水分仪, 这也降低了操作员的工作难度和劳动强度。

2 静态水分仪和动态水分仪之间模型传递参数的推导

作为整个水分仪网络标定系统的核心就是静态水分仪和动态水分仪之间模型传递参数的推导。本试验的目的是推导静态水分仪和动态水分仪之间参数传递的方法, 即模型转移的可行性, 为此应先寻找静态水分仪和动态水分仪的对应关系;在此基础上, 根据建立的静态标定参数模型来计算静态水分仪和对应动态水分仪的模型传递参数, 进行模型转移。

2.1 静态水分仪和在线水分仪间的对应关系

2.1.1 实现方法

这里从静态比值和动态比值的对应关系入手来寻找静态水分仪和动态水分仪之间的对应关系, 取四个等级的复烤后样品, 分别在静态水分仪和动态水分仪上取样, 每个等级取10个样品, 分别计算在动态和静态水分仪上取样电压的比值, 相关的数据见表1。

2.1.2 分析结论

注:A图反映TCHNCOC等级的样品在静动态水分仪上的电压比值的对应关系。B图反映TCHNCOC和TCHNBOB等级样品的电压比值对应关系。C图反映TCHNCOC TCHNBOB和HN0106XAK等级样品的电压比值对应关系。D图反映TCHNCOCTCHNBOBHN0106XAK和HN0106XAM等级样品的电压比值对应关系。

图2中ABCD图为这些样品分别在动态水分仪和静态水分仪上面取样所得的X比值的对应关系, 其中A图是等级为TCHNCOC的样品在两台水分仪上的对应关系, ABCD图中的样品等级数依次增加, 到D图时, 其比值对应关系趋于稳定, 可见每个等级样品在两台水分仪上所表现出来的差异基本是一致的, 可以根据这种基本不变的对应关系来探索动态水分仪的模型参数传递的可行性。

2.2 建立静态模型的静态标定模型

2.2.1 原始数据标定

取三个等级的样品标定数据, 分别建立三个等级的静态标定模型参数, 标定参数如表2所示:

相关的原始数据如表3 (见右栏) :

2.2.2 小结

从标定结果可以看出, 三个等级的样品模型参数很接近, 说明这三个等级的样品物理特性和其他的一些组织结构很相近。

2.3 静态标定模型的模型转移

2.3.1 实现方法及理论基础

在不同等级的样品在静态和动态水分仪上的对应关系大体一致的基础上, 由于静态标定模型为:y=a+bx+cx2

又有动态模型和静态模型中x比值的对应关系有:x (动) =f (x (静) ) , 所以有:

可以根据 (1) 式关系, 来计算动态模型参数。

对TCHNCOC等级的样品, 应用静态标定参数进行模型传递, 参数传递后计算烘箱值和计算值误差的平均值和标准差。

结果如表4:

注:平均误差= (烘箱值-预测值) 的绝对值标准差= (烘箱值-预测值) 的标准偏差

红外水分仪第3篇

MCT系列近红外传感器, 利用特定波长的近红外光线, 可同时测量1种, 2种或3种成分。MCT系列为独立传感器, 在线连续检测所需的所有组件均在传感器探头内。选件有挂壁式或手提操作员界面显示单元, 可用于传感器的设定, 标定, 诊断。

2 设备结构

传感器组件

1) 光源:低电压石英卤素灯泡产生近红外光线。

2) 滤光镜转轮:MCT系列最多在一个转轮上镶嵌6块滤光镜以及1块可见光滤镜。圆园盘边缘刻有一个时间测定槽口。

3) 滤光镜转轮电机:精密无刷直流电机, 精确驱动滤光盘。

4) 感光元件:热电控制冷却PBS感光元件, 将红外光信号转换为电信号。

5) 电子元件:MCT系列包括以下电子元件。电源:90~260V自动选择。向传感器提供直流电源。主板:包括前置放大器, 探测器控制器, 中央处理系统, 模拟以及串口通讯。

3 工作原理

利用分子中的O-H键、C-H键、N-H键吸收特定波长的红外光线的原理。MCT使用一个带最多六块滤光镜的转轮, 产生这些可被吸收的特定波长光线, 以及其他一些不可被吸收的特定波长光线。这些光线通过滤光镜照射于被测物体上, 其反射光线由传感器内感光元件接收。反射光线强度转化为电信号, 按照算法分析出被测成分原始测试数值。这些原始测试数值经过零位补偿以及灵敏度 (斜率) 补偿后得到被测成分百分比读数。

4 网络配置示例

5 故障分析与排除

1) 日常保养

传感器光窗:传感器软件会运行实时监测光窗清洁度的软件。该软件监测到光窗污浊时报警信息便会出现在操作员界面显示单元。同时该信号也会通过串口发送。当报警出现时, 应该清洁光窗。应使用不脱絮的柔软布料或纸巾, 以及玻璃清洁剂清洁光窗。不要使用有微粒的清洁剂。清洁光窗时, 空气清洗罩筒可留在原位, 或卸下;卸下时, 只要拧松支持罩筒的4枚内六角螺丝即可。清洁后再把罩筒放回。

2) 自检报警

传感器内置了自检软件。监测传感器运行的几个重要参数。当软件监测到故障, 便会发送故障信号至串口, 并在操作员界面显示单元显示。如已安装报警系统。报警系统也会同时启动。报警信息显示见表1。

摘要：主要介绍, MCT系列水分仪的设备结构、工作原理及相关运行时需要的网络配置。MCT系列水分仪控制简易, 参数可调节性强。MCT系列近红外传感器, 利用特定波长的近红外光线, 可同时测量1种, 2种或3种成分, 得到的相关水分测量结果稳定, 准确。

关键词：MCT系列水分仪,近红外光线,滤光镜转轮

参考文献

[1]国家烟草专卖局.卷烟工艺规范[M].北京:中央文献出版社, 2003.

[2]《MCT系列近红外传感器使用说明》MCT公司.

[3]黄嘉礽.烟草工业手册[M].北京:中国轻工业出版社, 1999.

[4]陈良元.卷烟加工工艺[M].郑州:河南科学技术出版社, 1996.

近红外和常规法测定粮食水分探讨第4篇

近红外和常规法测定粮食水分的对比

选取2014 年于我国生产的小麦、稻谷以及玉米作为本次实验的样品, 且所有样品均取自我国主要粮食生产区。其中, 小麦采集于河南, 稻谷和玉米采集于贵州。同时, 所采集的小麦、稻谷以及玉米的实验样品数量各为100 份。将每种粮食样品平均分为两组, 每组各50 份;且两组在一般资料对比上无显著性差异 (P > 0.05) , 具有可比性。实验方法 (1) 近红外法组:给予本组实验样品近红外法进行测定, 其测定的具体内容如下:①仪器与设备:上海嘉定粮油仪器有限公司生产的JFYZ- Ⅱ型粮食分样器和JJSD型粮食筛选器, 瑞典仪器公司生产的3100 型实验粉碎机, 上海森信实验仪器有限公司生产的DGG-9053A型电热恒温鼓风干燥器, ②样品处理:所有样品均行手工压碎处理, 并严格按照GB/T5494—2008 中的方法将实验样品中的杂质、谷外糙米以及破碎粒清除干净;③测定方法:严格按照2010 我国颁布的粮食水分含量测定近红外法进行测定;④光谱采集:先将近红外光谱仪进行开机预热半小时, 然后再在性能测试通过的基础上将粉末样品装入到样品池之中;2) 常规法组:给予本组实验样品105℃恒重法进行测定, 其测定的具体内容如下:①仪器与设备:本组所选择的粮食分样器、筛选器、实验粉碎机、电热恒温鼓风干燥器以及电子天平与近红外法组相一致, 其测量仪器采用德国仪器公司生产的FD53 型干燥箱;②样品处理:与近红外法相同;③测定方法:严格按照国家标准的GB-5497-85《粮食、油料检验水分测定法》中的1050C恒重法进行测定;④定温:将烘箱温度保持在 (105±1.5) ℃, 且温度计的水银球与烘网之间的距离应保持在2.5cm;⑤烘干铝盒:取干净的空铝盒, 将其烘0.5 至1.0h后放置在烘网上面, 然后再将其放置在干燥内, 待其冷却至室温后, 取出并进行称重;⑥称取试样:将实验样品放入到已烘至恒重的铝盒之中, 称取约3g的实验样品, 并将其详细地记录下来;⑦烘干试样:先将铝盒盖套在盒底上, 然后再将其放置在烘箱中的烘网上, 待烘3h后将其取出并加盖后, 放置到干燥器内进行冷却。观察指标①小麦水分测定值;②稻谷水分测定值;③玉米水分测定值。统计学方法, 将上述汇总数据采用统计学软件SPSS19.0 进行分析和处理。如表1 所示。

相较于常规法, 采用近红外对粮食水分检测的准确度更高、测量过程更简便以及测量速度更快。

近红外和常规法测定稻谷与玉米脂肪酸值的对比

实验方法 (1) 近红外法组:给予本组实验样品近红外法进行测定。仪器与设备、样品处理以及光谱采集同上文所述相一致;其在检测方法方面, 严格按照GB/T15684-1995 中近红外测定粮食脂肪酸值的方法进行测定。 (2) 常规法组:稻谷的测定:①试剂:无水乙醇;酚酞指示剂;不含二氧化碳蒸馏水;氢氧化钾标准滴定液;②仪器与设备:锥形瓶;移液管;滴定管;天平;振荡器;砻谷机;粉碎机;电动粉筛;漏斗;定性滤纸;③样品采集:首先使用砻谷机对稻谷进行拓客处理, 然后经过粉碎机粉碎后装入磨口瓶备用。精确称取样品10g, 置入锥形瓶中并滴加50ml无水乙醇, 使用振荡器振荡10min后静置1-2min, 放入滤纸进行过滤, 收集25ml滤液。④测定:将滤液置入锥形瓶中, 然后加入50ml不含二氧化碳的蒸馏水, 向其中滴定酚酞指示剂3 滴, 用氢氧化钾标准滴定溶液滴定至微红色且30s不消退。玉米的测定:试剂、仪器、设备与稻谷组一致。样品采集方面, 首先称取80-100g混合样品使用粉碎机粉碎后, 经过筛选装入磨口瓶备用。然后称取10g样品装入锥形瓶中, 向其中添加无水乙醇50ml, 使用振荡器振荡30min后静置1-2min, 接着进行过滤, 采集25ml滤液置入比色管。将滤液置入锥形瓶中, 然后加入50ml不含二氧化碳的蒸馏水, 向其中滴定酚酞指示剂3 滴, 用氢氧化钾标准滴定溶液滴定至微红色且30s不消退。在检验的过程中, 需要保证温度条件控制在15℃至25 摄氏度之间。观察指标①稻谷脂肪酸的测定值;②玉米脂肪酸的测定值。结果两组脂肪酸值结果比较:近红外法组稻谷以及玉米的脂肪酸值测定结果明显优于常规法组, 差异具有统计学意义 (P < 0.05) 。如表2 所示。

与常规法相比, 采用近红外法测定粮食脂肪酸值准确度更高。同时, 近红外法具有操作简便、检测速度快以及样品用量少等优点。

影响因素分析及其建议

通过分析本次研究结果并结合相关的文献研究资料可知, 影响粮食水分和脂肪酸值发生变化的因素主要包括:①检测环境的相对湿度是影响粮食水分检测值的重要因素之一, 且难以对该因素进行精确控制;因此, 检测人员应采取行之有效的方法将检测环境的相对湿度维持在粮食水分相平衡的相对湿度下;②在粮食水分检测的过程中也易受各种因素的影响而导致误差的出现; ③由于粮食储藏库的烘干能力有限, 导致部分粮食不能及时获得烘干晾晒, 从而使得粮堆温度升高, 进而导致脂肪酸值升高, 最终促使粮食品质出现劣变现象;④在对粮食进行保管时, 若保管不当, 则会导致其出现发热、结露以及霉变的现象, 从而使得部分或全仓粮食温度升高, 进而导致酸败反应的发生, 最终使得其脂肪酸值升高;等等。

基于此, 为了进一步提高测定粮食水分和脂肪酸值的准确性, 检测时应做到以下几点:①在对样品进行粉碎之前, 应将杂质去除干净, 以此来确保检测结果的准确性;值得注意的是, 不能同时将样品中所含有的破碎粒、谷外糙米以及生霉粒除去;若除去, 则会导致测定的结果偏低;②待样品制备好后, 应立即进行检验;同时, 为了确保检验结果的准确性, 还应尽快完成测定;在国标中, 检验的全部过程应在24 小时以内;③在使用振荡器时, 应先校正好上面的定时器, 以此来尽可能地减少振荡提取时间的误差;等等。

红外水分仪第5篇

MoistTech828型水分仪通过PROFINET与PLC连接, 采集水分仪的实时测量数据, 由PLC来实现对该加工工序设备的温度、水分等工艺参数的控制。随着工业自动化程度的提高, 在烟草行业制丝线加工过程中, 如果水分仪出现故障, 且不能快速地解决问题, 就会严重影响产品的质量。因此, 通过及时排除故障和定期维护保养, 水分仪就可以稳定可靠运行, 从而保证产品含水率的稳定性。

1 工作原理

MoistTech828型水分仪由近红外、非接触式、即时测量的测试头, 触摸式操作界面显示器OI和清洁光窗用的气洗装置3部分组成, 主要采用近红外光原理测量水分数据。

1.1 近红外线吸收原理

物质内部的分子结构, 如水中的O—H键和有机物中的C—H键, 会吸收特定波长的近红外光线。在特定波长下, 所反射的近红外线能量和它所包含的吸收近红外线的分子的数量成反比。红外水分仪是根据特定波长近红外线会被水分子吸收的原理来分析水分变化情况的。

1.2 MoistTech828型水分仪基本光路

MoistTech828型水分仪基本光路如图1所示。

MoistTech828型水分仪使用装嵌在转轮上的高速多分量滤光片。这种安装允许参照光和测量光的脉冲交替地通过滤光片, 被保留的光束会被聚焦在受测试的样品上。首先是2束参照光被投影在反射镜上, 然后是测量光被投影在样品上。这3个具有时序的光能脉冲会被反射回到一个探查器上, 依次转换成3个电信号。一个内嵌式的超性能微型数字信号处理芯片 (16位中央处理器) 用来处理、储藏和显示所收集到的数据信号, 然后通过Mini网卡把实时参数传到上位机。参考通道表示预计的反射能量的多少。测量通道有一部分被水分子所吸收, 因此其能量将出现衰减, 这2个信号结合形成一个比率。MoistTech828型水分仪测量公式如下:

式中, R1为外光路第一参考光束;R1′为内光路第一参考光束;R2为外光路第二参考光束;R2′为内光路第二参考光束;M为外光路测量光束;M′为内光路测量光束;K1为比率1;K2为比率2。

以比率值为基础的测量消除了距离的影响, 提高了稳定性和精确度, 但不能解决光强随时间老化问题。同时, 内光路的运用改善了仪器的稳定性, 消除了漂移的影响。

2 MoistTech828型水分仪各个组件的拆装

2.1 主板、CPU板、滤光轮的拆除

(1) 移除左、右两侧的侧板。

(2) 移除将线路板固定到光学架上的3颗螺丝。

(3) 拔除主板上的连接插头, 滑出PCB主板和滤光轮组件。

(4) 拔除3组4~20mA插头、串口连接电缆插头, 轻轻抽出主板和滤光轮的整合体, 露出探查器电缆接口, 小心拔出连接线。

(5) 除去剩下的插头, 分别是灯泡插头、主板电源插头、以太网插头和主电源频率检查插头。

(6) 移除CPU板, 必须先分离滤光轮组件, 从板上拔掉马达和识速器的电缆和安装硬件。

2.2 主板、CPU板、滤光轮的复位

(1) 首先安装CPU板, 插入时注意方向 (若已装好滤光片轮组件, 不适合进入插座) 。

(2) 安装滤光轮组件, 紧固支架的2个螺丝。插入马达电缆并扣紧, 插入识速器电缆。

(3) 插入与主板连接的所有接头:以太网接头、串口通讯接头、4~20mA接头 (3组) 、测温传感器接头、现场总线通讯接头、探查器接头、主板电源接头、灯泡接头、主板电源接头 (5V, 15V) 。

(4) 对准滑道将主板滤光轮组件推入正确位置。

(5) 旋紧马达固定螺丝和2个主板螺丝。

2.3 电源板的拆装

(1) 移除机芯背板的2个固定螺丝。

(2) 拔掉上方的DC电源插头和下方的主电源插头。

(3) 安装替换新的电源板, 插回2个插头。

(4) 拧紧2个固定螺丝。

2.4 探查器的拆装

(1) 移除机芯的4个固定螺丝 (在机壳底部) , 取出整个机芯。

(2) 移除主板滤光轮组件。

(3) 移除顶部凹面镜。

(4) 从机芯上分离探查器及背板。

(5) 移除探查器及下方固定的光学镜。

(6) 更换探查器时, 注意2个固定螺丝上的接地线和下方的垫圈。

(7) 依次反向上述步骤, 装回所有组件到光学架上。

(8) 连接探查器电缆, 插入所有接头。

(9) 紧固所有螺丝, 将光学架紧固在外壳中。

2.5 灯泡的拆装

(1) 移除机芯的4个固定螺丝 (在机壳底部) , 取出整个机芯。

(2) 松开固定灯泡组件的顶丝。

(3) 拔掉灯泡在主板上的插头, 拉出灯泡组件。

(4) 更换新的灯泡, 插好主板上的插头。对准机芯和灯泡组件上的横线记号, 使之处于一条直线上。

(5) 滑入灯泡组件, 使底部与机芯底座处于同一平面, 旋紧顶丝。

3 现场故障检查和维修

3.1 操作面板显示器

3.1.1 电源板

如果发现OI因为电源问题造成无法启动, 应马上关闭电源, 检查电缆接线及OI的保险丝是否正常, DC电源板绿色LED指示灯是否常亮。如有问题, 更换相应部件。

3.1.2 刷新和下载OI显示软件

当OI显示软件无法自动运行或提示文件错误或者需要升级成新版本时, 需要下载和更新CF卡内的IR3000文件。

(1) 从制造商网址下载最新的Operator Interface软件。 (2) 解压缩后覆盖CF卡内IR3000目录下的相应文件。 (3) 将CF卡插入OI内, 重新启动。

3.2 探头

3.2.1 基本系统的检查

供电正常;马达转动正常;灯泡正常;主板LED数码灯显示“0”。

3.2.2 主板测试点

TP44探查器的最终信号;TP45探查器原始信号;TP46AGC放大后的信号;TP48DC偏移调整 (1.6V) ;TP54 3V峰脉冲信号;TP70相位锁定回路 (1.5~3.5V) 。

3.2.3 LED数码灯

主板前方有7个片段显示, 这将对仪器的基本操作给予很好的指示。错误代码应用在所有的测量模式中。

当在MoistTech828型水分仪内察看或改变参数时, LED数码灯暂时地出现数字“1”, 不代表其存在故障, 只是测试仪正在处理数据。

如果LED数码灯长时间显示“1”, 表示仪器上的电机不能锁定在主频率上, 可能出现故障。利用MoistTech828型水分仪配置软件, 输入制造商密码进入“制造商设置”页, 查证该区域是否选择了正确的主电源频率。在菜单上选用合式的设定后, 按“SEND”送出。该值应为交流电频率的一半。在加工的情况下, 经过更改的仪器必须重新启动。如未能解决问题, 尝试更换主板。

如果LED数码灯长时间显示“2”或“3”, 表示MoistTech828型水分仪的初始设定有问题 (短暂显示“2”或“3”并恢复回“0”, 不代表仪器存在故障) 。很大可能是由于反射镜位置不当造成光路不平衡所致。这时应使用诊断程式, 调整光路平衡。

如果AGC/AZC故障依然存在, 可通过示波器去确定是否属探查器或PCB故障。一般若测点TP45波形干净就排除了探查器故障, 那么可能是探查器方向出现问题。

3.2.4 以太网通讯故障

如果PC无法连接到MoistTech828型水分仪, 可以采用以下方法: (1) 使用CAT5E交叉电缆。 (2) 分配一个适当固定的IP地址给PC。 (3) 检查PC与MoistTech828型水分仪之间的绝对连接, CPU板上、LAN局域网口的绿色LED灯是否指示出故障。 (4) 配置PC上的防火墙或杀毒软件, 允许MoistTech828型水分仪在计算机上自由运行。 (5) 进入制造商页将以太网通讯项打开, 通过COM串口通讯证实用于MoistTech828型水分仪的以太网配置。确定DHCP是否已实现点到点的连接。

4 维护和保养

(1) 水分仪可以长期使用, 其内部光电部件不需要进行任何日常的拆卸和维护。 (2) 备存最低限度的备件。 (3) MoistTech828型水分仪光窗不需要定特别的清洁周期, 清洁时应用棉布轻抹。供气洗装置用的压缩空气必须是无水、无油、干净的低压空气, 并确保压缩空气压力稳定和不间断。 (4) 日常清洁设备和仪器时, 注意不要用水喷洗仪器的外壳, 防止水花溅入仪器内部或溅到接头和电缆等部位而损坏水分仪。 (5) 不要用硬物碰撞水分仪的显示屏。不能用尖锐的器具对MoistTech828型水分仪的触摸屏进行操作, 以免划伤屏幕表膜。 (6) 确保室外的阳光可以照射在仪器上。 (7) 当发现或怀疑MoistTech828型水分仪工作不正常时, 应第一时间从“故障诊断菜单”中记录下相关的参数, 必要时测试数据记录, 以便在第一时间消除故障。

5 结语

MoistTech828型水分仪是烟草制丝生产线上重要的单机测量设备, 安装于各个关键工序前后, 对各生产环节进行水分测量, 为整个烟厂的信息化管理提供正确详实的原始数据。因此, 正确合理地使用和维护水分仪是烟草制丝生产线高精度和稳定性生产的保证。这就需要在日常运行、维护保养、现场故障检查及维修过程中不断总结经验, 快速准确地判断故障原因和故障点, 缩短维修时间, 保证产品质量, 从而使制丝线生产顺利进行, 为企业带来更大的经济效益。

摘要：详细分析了MoistTech828型水分仪工作原理, 介绍了其各个组件的拆装步骤, 归纳总结了MoistTech828型水分仪的现场故障检查和维修方法以及维护保养应注意的事项。

关键词：水分仪,原理,拆装,故障维修,维护保养

参考文献

[1]美国MoistTech公司828型水分仪技术指南

红外水分仪第6篇

单粒电阻式谷物水分检测法是谷物在线检测中常用且效果较好的检测方式之一。谷物采样机构是其重要的组成部分,采样的单粒性和碾压充分性将直接影响谷物水分检测的准确程度［1 － 3］。现阶段关于单粒电阻式谷物水分仪尤其是采样机构方面的研究较少,因此运用EDEM离散元仿真技术可以为今后的结构参数优化提供参考［4］。

离散元法最先是由英国皇家工程院士、美国工程院士Peter Cundall于1971年首次提并应用于岩土力学的研究; 随着40年多的探索与发展,DEM在土木工程、化学工程、农业工程等诸多领域广泛应用。离散元素法是分析与求解复杂离散系统的动力学问题的一种新型数值方法( Discrete Element Method,DEM) , 与有限元法具有类似的物理含义、平行的数学概念［5］,但其数值模型与处理手段却不相同。离散元法的基本原理是将研究对象划分为一个个相互独立的单元,根据牛顿定律和单元之间的相互作用,运用静态松弛法或动态松弛法等迭代方法进行循环迭代计算; 在每一个时间步长内,刷新仿真中所有颗粒的受力、位置等,跟踪计算每个颗粒的微观运动从而得到研究对象的宏观运动规律［6 － 10］。

1离散元模型的建立

1. 1采样机构组成与工作原理

单粒电阻式谷物水分仪采样机构采用DC12V电机驱动,采样室与检测室用隔板隔开,以保证两室工作独立、稳定进行。为了计算机仿真较为快速,本文将无关的部件省略［7］,简化后的采样室示意图如图1所示。其中,底座的长宽高分别为184、140. 5、20mm。输送辊纵向轴长为50mm,碾压辊直径为55mm,部件材料定义为钢,参数设定如表1所示。工作时,利用谷物烘干机内提升机的快速转动使物料飞溅到采样机构的输送辊上,输送辊为啮合异向双螺杆,依靠输送辊的啮合转动将物料平稳均匀地送入喂料口,物料沿顺导料槽落入两碾压辊之间,随着物料的碾压双碾压辊被导通,电信号传入中央处理器按照特定的数学模型进行水分值的计算。

1. 2水稻模型

本文离散元颗粒选为水稻,其表面较为光滑,流动性较好; 但其外形轮廓并不规则,将其简化为球形颗粒则会影响水稻在采样机构中的运动状态、受力及流动特性。所以本文运用三维制图软件绘制出了水稻的外形轮廓并将其转换成step格式文件导入进EDEM软件中; 在particles display中利用图形填充的方式对水稻的外轮廓进行球形填充,使仿真中的水稻颗粒更加真实［11］,如图2所示。水稻颗粒仿真参数如表1所示。

在碾压仿真实验中,为了使水稻颗粒在碾压时能发生形变,水稻颗粒则不能被当作刚性体,其应视作由若干个刚性颗粒元黏结拼合而成的柔性体。应用软件中Hertz - mindlin with bonding接触模型,将若干个颗粒元合并挤压成水稻的形状,压模与压制后的水稻颗粒如图3所示。压模的尺寸根据水稻的几何参数绘制,如表2所示。

1. 3接触模型

在建立接触模型时,要根据颗粒不同的运动状态与仿真要求设置不同的接触形式。进行输送仿真时, 颗粒间相互力不大且做无规则运动,颗粒表面无粘附力,因此选择Hertz - mindlin( no slip) 作为接触模型( 仿真参数见表3) ; 进行碾压仿真时,颗粒视做柔性体,其本身由若干个球形半径为0. 4mm接触半径为0. 6mm的刚性单位元挤压而成,单位元之间需要一定的粘结力才能实现颗粒的挤压破碎,因此选用Hertz - mindlin with bonding的接触模型。仿真重力加速度设为9. 81m /s2。

在EDEM仿真模块中,时间步长指的是两次运算之间的时间间隔。瑞利时间步长是理想的DEM时间步长,是剪切波在一个实体颗粒里传播所用的时间。设置时间步长为瑞利时间步长的5% ~ 40% 之间以确保仿真的稳定进行。

2 EDEM仿真实验

2. 1仿真运动过程

2. 1. 1水稻颗粒输送过程

在输送辊上方设置一虚拟颗粒生成平面,每秒生成颗粒数为10,生成总数为100,生成位置为随机; 颗粒半径为原始半径的0. 9 ~ 1. 1倍随机生成,输送辊每秒按360°异向旋转,总仿真时间设为13s。

仿真完成后,在“分析- Section”选项中设置如图4的Grid bin group作为颗粒数传感器,对进入传感器的颗粒进行信息统计［12 － 13］,从而得出颗粒数与螺距之间的关系。

2. 1. 2水稻颗粒挤压过程

水稻挤压仿真实验由两部分组成: 第1部分为水稻模型制作,在水稻压模中随机生成200个单位颗粒元,设置压板向下运动使单位颗粒元之间产生更多的粘结接触关系,实现刚体向柔性体的转变; 第2部分则是将压制完毕的水稻模型文件输出,重新导入至水分仪采样机构模型中,设置双碾压辊按360° /s异向旋转,水稻模型自由落体,落入双碾压辊之间时被碾压破碎,观察颗粒碾压情况与组织脱落情况［14 － 16］。

2. 2螺距与采样单粒性的关系

采样的单粒性是采样机构非常重要的工作指标, 保证了整个水分仪水分值计算的精确性与工作的稳定性［17］,减少多粒碾压时产生的误差。为了研究输送辊螺距对采样单粒性的影响,仿真中分别设置了螺距为8、10、12mm的3种螺杆,分析了不同的螺距对采样单粒性的影响。

2. 3滚花与碾压充分性的关系

谷物的碾压是采样过程中必不可少的一个环节, 介时两碾压辊被导通形成回路完成物料电阻信号的采集。所谓碾压充分性是指水稻颗粒在碾压过程中保持稳定且受压面为水稻颗粒整体,碾压之后稻壳与稻米保存完整,碾压厚度均匀且一致,无断粒、残粒的发生。若谷物碾压不充分则无法精确的得出谷物自身的电阻值,从而导致水分值的计算出现误差; 谷物的压断、跳粒也会使当次的采样失败。碾压仿真实验中设计3种不同的碾辊花纹进行实验,分别为直纹m0. 4、网纹m0. 4和斜纹p1. 2,观察水稻的碾压状态, 得出碾压过程中水稻所受压力与时间的关系曲线。

3实验验证

在农业部南京农业机械化研究所种子加工与测量实验室水分在线检测实验仪器上进行验证实验,主要实验器材有DC12V电机、药匙、电子天平( 测量范围0 ~ 200g,精度0. 01g) 及Fastec Hi Spec 5高速摄像仪,仿真软件版本为EDEM2. 2版。

3. 1采样单粒性与螺距之间的关系

选用仿真中设定的3种不同螺距进行实验。启动电机后,输送辊转速保持在60r /min,用药匙将100粒水稻均匀地撒在采样辊上,利用高速摄像仪对进料情况进行拍摄,记录下每次进入进料口的颗粒数,每种螺距记为一组,每组实验重复4次并取平均值。

3. 2滚花与碾压充分性的关系

选用仿真中设定的3种不同滚花进行实验。启动电机后,碾压辊转速保持在60r /min,用药钥在碾压辊上方散落下100粒水稻,每粒下落的时间间隔为2s, 保证每粒水稻均可以被碾压到,每粒水稻被碾压后观察其碾压结果并加以记录统计,利用高速摄像仪观察碾压过程中的跳粒情况。每种花纹记为一组,每组实验重复4次并取平均值。

4实验结果分析

4.1不同螺距实验结果分析

4.1.1螺距与采样率的关系

因喂入量、输送辊转速、采样结构与采样方式等因素的局限性,输送辊上的水稻颗粒不可能全部进入喂料口。螺距上的差异也会导致采样率发生变化。采样率为

其中,L为采样率( % ) ; n为进入喂料口的颗粒数; N为总颗粒数。

分别根据仿真中颗粒数传感器所记录的数据以及验证实验中所统计的数据绘制出采样率与螺距之间的关系折线图,如图5所示。

由图5知: 输送辊在转速为60r /s的工况下,3种螺距的采样率分别为38% 、34% 、30% ( 螺距从小到大排列) 。采样率按螺距由大到小呈线性递增,出现此差异的原因可以从仿真中得出解释: 螺距越大输送速度越大; 随着输送辊的推进,在较大螺距参数的仿真中,进料口处易出现物料堆积,导致物料间相互碰撞推挤从而产生漏料、落料的现象,致使进料口进料成功率下降; 较小螺距输送速度平缓,螺距间承载物料少,采样率相对较高。

通过验证实验和仿真实验的两条折线可以看出: 两者的规律基本一致,都是随着螺距的减小,采样率呈上升的趋势。对二者的相关性做相应的计算得出相关系数r为0. 976 221,相关系数绝对值越接近1其相关性越强,一般认为相关系数在0. 8以上为强相关性。因此,验证试验结果与仿真模拟结果吻合,可以验证利用EDEM对采样率仿真的正确性［18］。

4. 1. 2螺距与单粒性的关系

在仿真过程中,每当有水稻被输送至颗粒数传感器中时,其当次进入的颗粒数将会被记录,图6为颗粒数与时间的关系折线图( 螺距从上到下分别为8、 10、12mm) 。从图6中可看出: 以6s为界,前后两段的进料数存在明显差异,6s之前为生成水稻颗粒的过程,水稻颗粒模型从颗粒工厂平面生成,均匀分布到整个采样辊之上。随着仿真时间的推进,采样辊上的水稻颗粒数开始增多堆积; 6s之后达到稳态,进料口进料量增多,进料频率分布均匀且明显加快。

由图6不难看出: 3种螺距多粒采样次数分别为3、5、7次。螺距的增大,导致输送物料速度变快,螺距间承载物料数变多,进料口处发生了物料拥堵,一次性进入多粒水稻的几率明显增大,采样单粒性随之变差。而在最大螺距12mm的仿真中多粒采样次数几乎占到了整个传感器记录次数的1 /2,甚至包含3粒/次这样的采样情况,严重影响了水分仪水分计算的精确性。8mm螺距虽然存在多粒采样,但是次数明显少于10mm和12mm。

为了进一步描述采样单粒性与螺距之间的关系, 绘制单粒采样率与螺距之间的关系折线图,如图7所示。单粒采样率为

其中,L'为单粒采样率( % ) ; n'为单粒采样的颗粒数; n为进入喂料口的颗粒数

通过对比验证实验和仿真实验的两条折线可以看出: 两者的规律保持一致,即随着螺距的增大,单粒采样率呈下降的趋势; 对两者的相关性做相应的计算得出其相关系数r为0. 996 06,为强相关,验证试验结果与仿真模拟结果吻合。

4. 2滚花与碾压充分性的关系

图8为水稻颗粒在3种不同滚花中的碾压情况。图9为EDEM后处理所得压力与时间的关系曲线图。

碾压过程中,水稻籽粒受到挤压发生形变,当破坏力大于粘结力时粘结键便会断裂,部分颗粒元会脱离接触半径从水稻籽粒模型中飞出,出现组织脱落。

从图9中知: 碾压初始阶段压力增长缓慢,随着碾压过程的进行,压力增长速率加快; 当水稻籽粒运动到最大受力面积位置时,其所受压力达到峰值,花纹的不同导致压力峰值也不尽相同。直纹m0. 4滚花下,水稻籽粒在0. 5s时开始进入碾压过程,但在1. 2s时其所受压力骤降为0,两碾辊因夹持水稻不牢而发生了跳粒的情况,这是由于直纹碾辊与水稻之间相对摩擦系数不足导致的。在重新调整相对滑动摩擦因数之后水稻籽粒在2. 2s处重新开始碾压,碾压峰值在290N左右并在最大压力下伴有大量颗粒组织脱落。在实际情况下,该种花纹无法可靠完整地完成水稻的充分碾压。网纹m0. 4滚花下,碾压过程起始于0. 8s处,其压力增长速率与直纹相仿,但在碾压稳定性上优于直纹,在2. 3s处压力达到峰值,其峰值在310N附近,压力的增大必然导致颗粒组织的大量脱落甚至会出现如图10所示的断粒现象,在实际情况中会使单次碾压失效,影响平均水分值的精确计算。斜纹p1. 2滚花下,水稻颗粒在0. 5s处开始碾压,其压力增长速率较另两种花纹较为缓和,有效碾压时间分布较为均匀,在2. 6s时所受压力达到峰值,最大压力在255N左右,水稻颗粒在碾压过程中未出现跳粒断粒现象且颗粒组织保存完好; 相较与其他两种滚花,斜纹p1. 2碾压效果最好,碾压充分性最佳。

在碾压对比实验中,以水稻充分碾压的颗粒数、断粒数和跳粒数为指标,分别对其进行统计并取平均值,实验结果如图11所示。

由图11可知: 在100粒水稻样本的碾压中,斜纹的充分碾压数为75粒,明显优于其他两种花纹,这与仿真实验的分析结果相吻合,直纹与网纹两者则相差不大; 断粒数上3种花纹基本呈等差数列增长,斜纹断粒数为9粒最少,直纹次之,网纹最多,这与碾压仿真实验中网纹出现断粒和大量组织脱落相对应,验证了仿真实验的正确性; 跳粒数直纹为21粒,相较于其他两种花纹最多,这与仿真实验中直纹多次出现跳粒的现象相吻合,表示直纹在物料碾压中不牢靠,斜纹跳粒数略多于网纹。这在仿真实验中并未体现,这可能是由于网纹压辊表面较为复杂,相对摩擦因数较高导致的,跳粒现象的出现还在一定程度上受水稻下落状态、碾辊转速和水稻外形等因素的影响。总体来说,对比实验结果基本与仿真实验相同,表示离散元软件EDEM是可以运用到水分仪采样机构的碾压仿真中去。

5结论

1) 以单粒电阻式水分仪采样机构为研究对象,采用Inventor和EDEM分别建立了采样机构三维模型和仿真模型,研究了输送辊螺距对输送单粒性的影响及碾压辊花纹对碾压充分性的影响。

2) 模拟绘制了颗粒数与时间的关系折线图以及压力与时间的关系曲线图,阐明了螺距与采样单粒性以及花纹与碾压充分性之间的关系。

3) 通过比较输送仿真实验与验证实验的结果,计算得出两者数据相关性强,变化趋势基本一致,即随着螺距的增大,采样单粒性也随之下降; 碾压仿真实验与验证试验相对比也说明两者结果相吻合,对充分碾压数、断粒数和跳粒数3个指标的统计来说明各种花纹在工作时的优劣,最终验证了仿真实验中得出的结论: 直纹碾压工作不牢靠,易出现跳粒; 网纹碾压时会出现大量颗粒组织脱落并伴有断粒现象; 相较之下斜纹在整个碾压实验中效果最佳。

摘要：建立了单粒电阻式谷物水分仪采样机构离散元模型,应用EDEM软件内Hertz-mindlin(no slip)和Hertz-mindlin with bonding两种接触模型对水稻颗粒在水分仪采样机构内的运动及碾压情况进行了仿真,并研究了3种不同的输送辊螺距对采样单粒性的影响,以及碾压辊表面不同的滚花对碾压充分性的影响。仿真结果表明:输送辊螺距越大,其采样效率越低,输送单粒性效果越差。碾压辊表面滚花为p1.2斜纹时碾压较为稳定,充分性最佳。同时,进行了实验验证,结果表明:仿真实验与对比实验结果一致,证明运用离散元法分析采样机构中物料的运动、碾压状态是可行的。

门式红外人体测温安检仪的设计第7篇

以AT89C52单片机为核心控制芯片,采用电路、模块结合化设计。本设计主要分为:红外测温模块、金属检测模块、报警电路和显示电路。同时,本设计还增加智能温度报警、感应金属震动报警等功能。其硬件系统的总体组成如图1所示。红外测温模块主要用来测量人体体温,并通过液晶显示屏显示其温度,当人体体温高于正常温度时进行指示灯报警;此功能主要目的是在流行病多发季节,提醒人们适当减少出行,避免交叉感染。金属检测模块主要用来检测随身携带的刀具,检测到管制刀具后进行蜂鸣器报警。信号处理单元主要分为:高精度放大器、A/D转换电路、译码显示电路与报警电路。高频振荡器、振荡检测器电路、音频振荡器电路和功率放大器电路等部分构成。

2硬件设计

2.1金属检测模块

金属检测模块的原理图如图2所示。其中主要有高频振荡器、振荡检测器、音频振荡器、功率放大器和蜂鸣器五部分组成。

工作原理:通过调节高频振荡器的增益电位器,恰好使振荡器处于临界振荡状态,也就是说刚好使振荡器起振。当探测线圈靠近金属物体时,由于电磁感应现象,会在金属导体中产生涡电流,使振荡回路中的能量损耗增大,正反馈减弱,处于临界态的振荡器振荡减弱,甚至无法维持振荡所需的最低能量而停振。如果能检测出这种变化,并转换成声音信号,根据声音有无,就可以判定探测线圈下面是否有金属物体。其用来探测人或物体携带的金属物。它可以探测出人所携带或包裹、行李、信件、织物等内所带武器、炸药或小块金属物品。操作简便易行。优于环形传感器式手探。超高灵敏度,特殊应用。

2.2红外测温模块

红外测温的原理组成和信号处理过程如图33和图44所示。

由图3和图4可知,红外传感器在接收到人体发出的红外信号以后,经过检测系统确定后,对检测到的信号进行放大、滤波等处理,再进一步进行模数转换处理将信号传送到显示单元进行显示。如果处理后的信号大于预设的正常体温,则进行报警,以提醒人们体温偏高,适当减少外出。

2.3显示和报警

本设计选用LCD12864作为显示器件,人体温度经传感器读取数据单片机处理后显示在屏幕上。报警器件我们采用蜂鸣器。蜂鸣器使用简单、方便,是较为理想的报警元件。本设计中用单片机P3.0驱动。

3软件设计

软件部分主要是通过c语言进行编程,单片机进行控制,实现温度显示及报警功能。程序主要分为3个模块,温度采集程序,液晶显示模块程序,报警模块程序。主程序设计的思路是首先初始化系统,然后显示子程序,然后进行开始测温并复位各个端口,具体程序思路和流程如图5所示。

4结论

门式红外人体测温安检仪与传统的安检系统比较,增加了人体测温功能,在流行病多发季节可以适当的提醒人们减少外出,必要时可采取强制措施禁止出行以减少疾病的传播;并且测温为非接触式,与传统的接触式测温相比能够有效避免交叉感染。此外,还具有使用方便、快捷等特点,因而拥有广阔的发展前景。单片机集成度高、体积小、功能强、稳定可靠、使用灵活、价格低廉,这些特点,使得它适于直接面对对象。单片机在工业过程控制、智能化仪表的研制、机电一体化产品开发、计算机网络通信、乃至家用电器的智能化等许多工程技术领域得到了广泛地应用。正是利用单片机的以上特点,我们设计了门式红外人体测温安检系统,较传统的安监系统更加快捷方便,大大节省了时间。

摘要：以AT89C52单片机为核心,设计了一种集红外测温、数值显示、高温报警及金属探测为一体的安检仪。该安检仪以高频振荡原理为基础,通过调节高频振荡器的增益电位器,使振荡器工作在临界振荡状态,也就是说刚好使振荡器起振。当探测线圈L1靠近金属物体时,由于电磁感应现象,会在金属导体中产生涡电流,使振荡回路中的能量损耗增大,正反馈减弱,处于临界态的振荡器振荡减弱,甚至无法维持振荡所需的最低能量而停振。如果能检测出这种变化,并转换成声音信号,根据声音有无,就可以判定探测线圈下面是否有金属物体了。本设计带有温度检测和金属探测两大功能,可根据特殊情况进行调节,以达到目标要求。经过实际测试,能够实现所有功能,且性能稳定。

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