本发明专利技术涉及一种在线测量固体含水率的装置，包括电极机构、电极驱动机构、水平滑台、固体检测开关和控制系统。电极机构包括相互绝缘的两个电极；电极驱动机构包括电极驱动机构电机、电极驱动旋转变直线运动机构、电极驱动机构导轨、第一滑块、第二滑块、第一滑块连接件、第二滑块连接件、限位柱、电极驱动机构弹簧、电极驱动机构零位开关和压力检测开关；电极机构安装在电极驱动机构上，电极驱动机构安装在水平滑台上，水平滑台通过检测装置支架安装在待检测固体的上方；还涉及一种使用上述在线测量固体含水率的装置的方法。本发明专利技术的在线测量固体含水率的装置及方法可实现对生产线上固体的含水率进行在线测量。
【技术实现步骤摘要】
一种在线测量固体含水率的装置及方法
本专利技术涉及一种在线测量固体含水率的装置及方法。
技术介绍
固体的含水率会影响其品质和储存，尤其是对于食品一类的物体，如粉丝饼。然而，目前，大批量生产时，只能采用抽检的方式检测固体的含水率，由于生产线上经烘干后的固体的内外含水率不一致，通常只能采用失水测量法，即通过烘干使固体失去水分，用失去的水分的质量除以初始质量得到含水率，测量时间很长，对于产品的质量控制非常不利，生产上迫切需要一种能够在线测量固体含水率的装置和方法。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术存在的不足，提供一种能够在线检测固体含水率的装置。本专利技术的测量原理如下，不同含水率的固体的电阻率不同，对于相同长度和相同截面积的所述固体来说，其电阻也不同，通过对一组含水率在一定范围内的固体进行标定实验确定指定长度和截面积的所述固体的电阻与其含水率的关系。据此，通过测量指定长度和截面积的所述固体的电阻可以测量其含水率。本专利技术解决上述问题的技术方案如下：一种在线测量固体含水率的装置，包括检测装置支架、电极机构、电极驱动机构、水平滑台、固体检测开关和控制系统。所述固体通过传输机构水平传输。所述电极机构包括相互绝缘的两个电极：第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极的底面对齐，并且平行于传输机构放置所述固体的平面，所述第一电极和第二电极采用导电材料，如紫铜、不锈钢等，二者均连接到所述控制系统。所述电极驱动机构包括电极驱动机构电机、电极驱动旋转变直线运动机构、电极驱动机构导轨、第一滑块、第二滑块、第一滑块连接件、第二滑块连接件、限位柱、电极驱动机构弹簧、电极驱动机构零位开关、电极驱动机构底座和压力检测开关。所述电极驱动机构电机为脉冲信号控制的电机，如步进电机或交流伺服电机，所述电极驱动机构电机通过电机驱动器连接到所述控制系统中的计算机。所述电极驱动机构电机和所述电极驱动机构导轨固定安装在所述电极驱动机构底座上，所述电极驱动机构导轨的方向垂直于传输机构放置所述固体的平面。所述电极驱动旋转变直线运动机构包括电极驱动机构联轴器、电极驱动机构丝杠和与其耦合的电极驱动机构螺母，电极驱动机构丝杠通过轴承固定在电极驱动机构底座上，其轴线与电极驱动机构导轨的轴线平行，电极驱动机构丝杠通过电极驱动机构联轴器连接到电极驱动机构电机的输出轴上，电极驱动机构螺母固定在所述第一滑块上，所述第一滑块安装在电极驱动机构导轨上，可沿所述电极驱动机构导轨滑动。所述电极驱动旋转变直线运动机构将所述电极驱动机构电机的角位移转变为第一滑块沿所述电极驱动机构导轨的直线位移。所述第二滑块位于第一滑块的下方，也安装在电极驱动机构导轨上，可沿电极驱动机构导轨滑动，在第一滑块和第二滑块上分别固定安装第一滑块连接件和第二滑块连接件，在所述第一滑块连接件和第二滑块连接件之间沿着平行于所述电极驱动机构导轨的方向安装限位柱和电极驱动机构弹簧，所述电极驱动机构弹簧实现了所述第一滑块连接件和第二滑块连接件的柔性连接，其作用是使第二滑块连接件下端所连接的电极机构中的第一电极和第二电极与其下方待检测固体柔性接触，并提供一个持续的压力；所述限位柱用于限定第一滑块连接件和第二滑块连接件之间的最大距离，从而也可以限制所述电极驱动机构弹簧的初始变形量，从而减小第一滑块的工作行程，缩短测量时间；所述第二滑块和第二滑块连接件可在电极驱动机构弹簧和限位柱作用下随第一滑块和第一滑块连接件沿所述电极驱动机构导轨直线运动。所述电极机构固定安装于所述第二滑块连接件的下侧，可随第二滑块连接件和第二滑块一起沿着所述电极驱动机构导轨移动。在所述第一滑块或第一滑块连接件和第二滑块或第二滑块连接件之间安装压力检测开关，所述压力检测开关可固定安装在第一滑块、第一滑块连接件、第二滑块和第二滑块连接件任意之一上，用于检测所述第一滑块连接件与第二滑块连接件之间的相对位移量，从而检测所述电极驱动机构弹簧的变形量和弹性力，其安装位置应保证当所述第一电极和第二电极压向所述固体的力达到设定值时，所述压力检测开关的输出状态改变。所述压力检测开关可以是机械式行程开关、光电开关、电容式接近开关或电感式接近开关。所述压力检测开关的输出连接到所述控制系统。每次测量时，所述控制系统控制所述电极驱动机构带动所述第一电极和第二电极向下运动，使第一电极和第二电极压到所述固体上，同时检测所述压力检测开关的输出，当压力检测开关的输出状态改变时，停止第一电极和第二电极向下运动，同时，检测第一电极和第二电极间固体的电阻，以此来测量所述固体的含水率，检测完成后，控制第一电极和第二电极向上抬起。所述压力检测开关的使用实现了对所述第一电极和第二电极压向所述固体的力的检测，简单，可靠，成本低，保证所述第一电极和第二电极与所述固体每次接触情况相同，以减少测量误差。所述电极驱动机构零位开关用于检测所述第一滑块的直线位移的零位移点，在所述第一滑块从下侧向上移动趋近所述电极驱动机构零位开关并导致所述电极驱动机构零位开关的输出信号发生跳变的时刻，所述第一滑块处于零位移点，所述电极驱动机构零位开关固定安装在电极驱动机构底座上。所述电极驱动机构零位开关可以是机械式行程开关、光电开关、电容式接近开关或电感式接近开关。所述水平滑台包括水平滑台电机、水平滑台旋转变直线运动机构、水平滑台导轨、水平滑台滑块、水平滑台零位开关和水平滑台底座。所述水平滑台电机为速度可控的电机，如步进电机或交流伺服电机或直流伺服电机，所述水平滑台电机通过电机驱动器连接到所述控制系统中的计算机。所述水平滑台电机和水平滑台导轨均固定安装于水平滑台底座上，所述水平滑台导轨的方向平行于传输机构输送所述固体的方向，所述水平滑台底座固定安装在所述检测装置支架上，位于所述传输机构的上方。所述水平滑台旋转变直线运动机构包括水平滑台联轴器、水平滑台丝杠和与其耦合的水平滑台螺母，水平滑台丝杠通过轴承固定在水平滑台底座上，其轴线与水平滑台导轨的轴线平行，水平滑台丝杠通过水平滑台联轴器连接到所述水平滑台电机的输出轴上，水平滑台螺母固定在所述水平滑台滑块上，所述水平滑台滑块安装在所述水平滑台导轨上，可沿所述水平滑台导轨滑动。所述水平滑台旋转变直线运动机构将所述水平滑台电机的角位移转变为水平滑台滑块沿所述水平滑台导轨的直线位移。所述水平滑台零位开关固定安装于水平滑台底座或检测装置支架上，用于检测所述水平滑台滑块的直线位移的零位移点，在所述水平滑台滑块从所述固体传输方向的前方（所述固体传输的方向为向前）向后移动趋近所述水平滑台零位开关并导致所述水平滑台零位开关的输出信号发生跳变的时刻，所述水平滑台滑块处于零位移点。所述水平滑台零位开关可以是机械式行程开关、光电开关、电容式接近开关或电感式接近开关。所述电极驱动机构底座直接或通过电极驱动机构连接板固定安装在所述水平滑台滑块上。所述检测装置支架安装在测量现场，其位置应保证所述第一电极和第二电极位于所述传输机构所传输的固体的上方，且不测量时不与所述固体接触。在所述第一电极和第二电极压向所述固体、停止、测量所述固体的电阻和离开所述固体的过程中，水平滑台驱动所述第一电极和第二电极在所述传输机构运动的方向上与被检测所述固体同步运动，从而在不影响所述固体的传输的同时，实现相对静止稳定的测量。所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种在线测量固体含水率的装置，包括检测装置支架，所述检测装置支架安装在测量现场，其位置应保证下述电极机构位于传输机构所传输的固体的上方，且不测量时不与所述固体接触；其特征在于，还包括电极机构、电极驱动机构、水平滑台、固体检测开关和控制系统；所述电极机构包括相互绝缘的第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极的底面对齐，并且平行于传输机构放置所述固体的平面，所述第一电极和第二电极均连接到所述控制系统；所述电极驱动机构包括电极驱动机构电机、电极驱动旋转变直线运动机构、电极驱动机构导轨、第一滑块、第二滑块、第一滑块连接件、第二滑块连接件、限位柱、电极驱动机构弹簧、电极驱动机构零位开关、电极驱动机构底座和压力检测开关，所述电极驱动机构电机为脉冲信号控制的电机，所述电极驱动机构电机和所述电极驱动机构导轨固定安装在所述电极驱动机构底座上，所述电极驱动机构导轨的方向垂直于传输机构放置所述固体的平面，所述第一滑块和第二滑块都安装在所述电极驱动机构导轨上，可沿所述电极驱动机构导轨直线运动，第二滑块位于第一滑块的下方，所述电极驱动旋转变直线运动机构连接电极驱动机构电机和第一滑块，将电极驱动机构电机的旋转运动转变为第一滑块沿电极驱动机构导轨的直线运动，在第一滑块和第二滑块上分别固定安装第一滑块连接件和第二滑块连接件，在所述第一滑块连接件和第二滑块连接件之间沿着平行于所述电极驱动机构导轨的方向安装限位柱和电极驱动机构弹簧，所述限位柱用于限定第一滑块连接件和第二滑块连接件之间的最大距离，在所述第一滑块或第一滑块连接件和第二滑块或第二滑块连接件之间安装压力检测开关，所述压力检测开关可固定安装在第一滑块、第一滑块连接件、第二滑块和第二滑块连接件任意之一上，其安装位置应保证当所述第一电极和第二电极压向所述固体的力达到设定值时，所述压力检测开关的输出状态改变，所述压力检测开关的输出连接到所述控制系统，所述电极驱动机构零位开关固定安装在电极驱动机构底座上，用于检测所述第一滑块的直线位移的零位移点，其输出连接所述控制系统；所述电极机构固定安装于所述第二滑块连接件的下侧；所述水平滑台包括水平滑台电机、水平滑台旋转变直线运动机构、水平滑台导轨、水平滑台滑块、水平滑台零位开关和水平滑台底座，所述水平滑台电机和水平滑台导轨均固定安装于水平滑台底座，所述水平滑台导轨的方向平行于所述传输机构输送所述固体的方向，所述水平滑台电机为速度可控的电机，其输出轴与水平滑台旋转变直线运动机构连接，并通过水平滑台旋转变直线运动机构驱动水平滑台滑块沿着水平滑台导轨直线运动，所述水平滑台零位开关固定安装于水平滑台底座或检测装置支架上，用于检测所述水平滑台滑块的直线位移的零位移点，其输出连接所述控制系统；所述电极驱动机构底座固定安装在所述水平滑台滑块上；所述水平滑台底座固定安装在所述检测装置支架上，位于所述传输机构的上方；所述固体检测开关固定安装在所述传输机构的支架上或检测装置支架上，位于所述第一电极和第二电极的后方，即所述固体先经过固体检测开关，然后才到达所述第一电极和第二电极的下方；所述固体检测开关的安装高度须保证能够检测到所述固体，其输出连接控制系统；所述控制系统包括计算机、显示器、电阻测量电路和两个电机驱动器；所述电阻测量电路包括一个分压电阻和一个跟随器，所述跟随器由运算放大器实现，所述分压电阻一端接电源，另一端接一个所述电极和跟随器的输入，另一个所述电极接地，跟随器的输出接至所述计算机；所述固体检测开关、压力检测开关、水平滑台零位开关、电极驱动机构零位开关均接至所述计算机；两个电机驱动器的控制端均接至所述计算机，另一端分别接电极驱动机构电机和水平滑台电机；上述表述中，所述前后是指所述固体传输的方向为向前，传输的反方向为后。...
【技术特征摘要】
1.一种在线测量固体含水率的装置，包括检测装置支架，所述检测装置支架安装在测量现场，其位置应保证下述电极机构位于传输机构所传输的固体的上方，且不测量时不与所述固体接触；其特征在于，还包括电极机构、电极驱动机构、水平滑台、固体检测开关和控制系统；所述电极机构包括相互绝缘的第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极的底面对齐，并且平行于传输机构放置所述固体的平面，所述第一电极和第二电极均连接到所述控制系统；所述电极驱动机构包括电极驱动机构电机、电极驱动旋转变直线运动机构、电极驱动机构导轨、第一滑块、第二滑块、第一滑块连接件、第二滑块连接件、限位柱、电极驱动机构弹簧、电极驱动机构零位开关、电极驱动机构底座和压力检测开关，所述电极驱动机构电机为脉冲信号控制的电机，所述电极驱动机构电机和所述电极驱动机构导轨固定安装在所述电极驱动机构底座上，所述电极驱动机构导轨的方向垂直于传输机构放置所述固体的平面，所述第一滑块和第二滑块都安装在所述电极驱动机构导轨上，可沿所述电极驱动机构导轨直线运动，第二滑块位于第一滑块的下方，所述电极驱动旋转变直线运动机构连接电极驱动机构电机和第一滑块，将电极驱动机构电机的旋转运动转变为第一滑块沿电极驱动机构导轨的直线运动，在第一滑块和第二滑块上分别固定安装第一滑块连接件和第二滑块连接件，在所述第一滑块连接件和第二滑块连接件之间沿着平行于所述电极驱动机构导轨的方向安装限位柱和电极驱动机构弹簧，所述限位柱用于限定第一滑块连接件和第二滑块连接件之间的最大距离，在所述第一滑块或第一滑块连接件和第二滑块或第二滑块连接件之间安装压力检测开关，所述压力检测开关可固定安装在第一滑块、第一滑块连接件、第二滑块和第二滑块连接件任意之一上，其安装位置应保证当所述第一电极和第二电极压向所述固体的力达到设定值时，所述压力检测开关的输出状态改变，所述压力检测开关的输出连接到所述控制系统，所述电极驱动机构零位开关固定安装在电极驱动机构底座上，用于检测所述第一滑块的直线位移的零位移点，其输出连接所述控制系统；所述电极机构固定安装于所述第二滑块连接件的下侧；所述水平滑台包括水平滑台电机、水平滑台旋转变直线运动机构、水平滑台导轨、水平滑台滑块、水平滑台零位开关和水平滑台底座，所述水平滑台电机和水平滑台导轨均固定安装于水平滑台底座，所述水平滑台导轨的方向平行于所述传输机构输送所述固体的方向，所述水平滑台电机为速度可控的电机，其输出轴与水平滑台旋转变直线运动机构连接，并通过水平滑台旋转变直线运动机构驱动水平滑台滑块沿着水平滑台导轨直线运动，所述水平滑台零位开关固定安装于水平滑台底座或检测装置支架上，用于检测所述水平滑台滑块的直线位移的零位移点，其输出连接所述控制系统；所述电极驱动机构底座固定安装在所述水平滑台滑块上；所述水平滑台底座固定安装在所述检测装置支架上，位于所述传输机构的上方；所述固体检测开关固定安装在所述传输机构的支架上或检测装置支架上，位于所述第一电极和第二电极的后方，即所述固体先经过固体检测开关，然后才到达所述第一电极和第二电极的下方；所述固体检测开关的安装高度须保证能够检测到所述固体，其输出连接控制系统；所述控制系统包括计算机、显示器、电阻测量电路和两个电机驱动器；所述电阻测量电路包括一个分压电阻和一个跟随器，所述跟随器由运算放大器实现，所述分压电阻一端接电源，另一端接一个所述电极和跟随器的输入，另一个所述电极接地，跟随器的输出接至所述计算机；所述固体检测开关、压力检测开关、水平滑台零位开关、电极驱动机构零位开关均接至所述计算机；两个电机驱动器的控制端均接至所述计算机，另一端分别接电极驱动机构电机和水平滑台电机；...
【专利技术属性】
技术研发人员：王东兴，陈麒麟，张纪红，杨鹏，李文博，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：山东,37
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