一種光學錘度在線檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及錘度的檢測裝置，具體為適用于檢測糖廠混合糖汁和糖漿的一種光學錘度在線檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]錘度指溶液中所含的可溶性物質(zhì)的重量占總重量的百分比。在制糖過程中，從甘蔗壓榨汁(甜菜滲出汁)一直到煮糖中糖漿母液的錘度值都是非常重要的控制指標。
[0003]在糖廠生產(chǎn)過程中，各階段糖汁的錘度值的控制可直接影響到生產(chǎn)能耗及白糖質(zhì)量。如生產(chǎn)過程中的幾個重要的工藝處理壓榨汁加入滲透水、澄清汁加熱蒸發(fā)、煮糖中糖液(通稱母液)和煮糖中糖種稀釋均要根據(jù)當時的錘度值。因此錘度值的檢測在糖廠生產(chǎn)中極為重要，是工藝操作的依據(jù)。
[0004]現(xiàn)有的錘度測量儀主要是微波錘度計、比重錘度檢測裝置、折光錘度儀等。但是糖汁檢測中會在檢測裝置上產(chǎn)生積垢，隨著積垢的增加，造成測量偏差不斷增大，偏差并非線性增大，實際應用中又無法及時清洗，使檢測結(jié)果難以用于工藝操作。例如使用微波錘度計測量時，伸入糖汁的微波天線表面會積垢成圓柱型，不斷加粗，天線上的積垢又很難實現(xiàn)在線自動清洗。比重錘度檢測裝置測量時需要從相應的管道或罐體中采樣，讓糖汁流入比重檢測裝置中。采樣流出的糖汁暴露在空氣中，溫度迅速降低，在比重檢測裝置上形成糖塊，直接影響到其測量的精度。另外，比重檢測裝置的體積相對較大，積垢的重量不斷增加，積垢所占的重量百分比也直接影響到測量的精度。近年出現(xiàn)的折光錘度儀精度高、測定快、易于安裝，但也存在檢測棱鏡易積垢的問題，結(jié)垢可能使精度降低到1%。雖然配置了檢測棱鏡的熱水沖洗設施，但在線使用時仍受積垢影響，使精度下降。另外現(xiàn)有的折光錘度儀多采用三角棱鏡，因光源的光是從棱鏡的一個側(cè)面入射，光學成像傳感器要從另一側(cè)面得到折射返回光，因而整個裝置體積較大，不利于現(xiàn)場安裝。
[0005]總之，因現(xiàn)有的錘度測量裝置的缺陷，無法得到糖廠生產(chǎn)各流程的實時錘度數(shù)據(jù)，也就無法實施各工藝流程的自動控制，準確的錘度在線檢測裝置成為糖業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)自動化的關(guān)鍵。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的是設計一種光學錘度在線檢測裝置，包括錘度檢測器和清洗設施，錘度檢測器的棱鏡為梯形棱鏡，清洗設施包括清洗介質(zhì)發(fā)生器、清洗介質(zhì)管道和清洗嘴。本裝置安裝于糖廠各控制點進行在線檢測，可定時清洗棱鏡的采樣面，檢測精度高。
[0007]本實用新型設計的一種光學錘度在線檢測裝置，包括錘度檢測器和清洗設施，所述錘度檢測器包括安裝在檢測器外殼內(nèi)的棱鏡、光源、光學成像傳感器、信號電路板、運算電路板和電纜插座，所述清洗設施包括清洗介質(zhì)發(fā)生器、清洗介質(zhì)管道和清洗嘴，清洗介質(zhì)管道連接清洗介質(zhì)發(fā)生器和清洗嘴，清洗嘴朝向棱鏡與被測介質(zhì)接觸的采樣面。
[0008]所述錘度檢測器的棱鏡是四棱柱，其底面和頂面為矩形、相互平行，底面小于頂面，檢測器外殼底面有采樣孔，棱鏡底面經(jīng)該采樣孔與被測介質(zhì)接觸。棱鏡的前后兩個側(cè)面為等邊梯形、相互平行，左右兩個側(cè)面為矩形，側(cè)面與底面的交角為60°?70°，左右兩側(cè)面以底面的中心垂直面相互對稱。光源和入射光聚光鏡位于棱鏡頂面的上方，聚光后的入射光束與棱鏡的頂面垂直，且與棱鏡的一個側(cè)面相交，返回光聚光鏡和光學成像傳感器也位于棱鏡頂面的上方、聚光后的返回光束與棱鏡的頂面垂直，且落在光學成像傳感器的感光面上。光學成像傳感器安裝于信號電路板底面，光學成像傳感器的輸出接入信號電路板；信號電路板與運算電路板連接，運算電路板的信號線連接檢測器外殼上安裝的密封的電纜插座，輸出運算所得的被測介質(zhì)當前錘度值，信號輸出電纜連接檢測器外殼上的電纜插座，信號輸出電纜與錘度檢測主機相連接。檢測器外殼上部連接密封蓋，檢測器外殼與密封蓋之間安裝有外殼密封圈。檢測器外殼和密封蓋使檢測器外殼內(nèi)腔成為封閉空間。
[0009]光源的光經(jīng)入射光聚光鏡聚為一束，光束與棱鏡頂面垂直，直射進入棱鏡，在棱鏡側(cè)面上折射到與被測介質(zhì)接觸的棱鏡采樣面，光束中入射角大于被測介質(zhì)臨界角的光線再被棱鏡采樣面反射到棱鏡的另一側(cè)面，在此又一次的反射使返回光束向上與棱鏡頂面垂直、出射棱鏡，返回光經(jīng)返回光聚光鏡會聚后進入光學成像傳感器。被測介質(zhì)的錘度不同，返回光束的強弱和光斑大小不同，光學成像傳感器將所得返回光束在其上成像的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，送至信號電路板，再到運算電路板，推算得到被測介質(zhì)的錘度值，從信號電纜輸出到錘度檢測主機。
[0010]所述檢測器外殼內(nèi)、靠近棱鏡的檢測器外殼上固定溫度傳感器，溫度傳感器的信號線與信號電路板連接。溫度傳感器將被測介質(zhì)當前溫度測量信號傳送到信號電路板，再經(jīng)運算電路板轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送到光學錘度檢測主機，光學錘度檢測主機對當前所測錘度值進行實時溫度補償。
[0011]所述光源與入射光聚光鏡間距可調(diào)地安裝于光源筒內(nèi)。所述入射光聚光鏡分為間距可調(diào)的上聚焦半球鏡和下聚焦半球鏡。
[0012]棱鏡定位板位于所述檢測器外殼內(nèi)、緊貼檢測器外殼底部，棱鏡定位板中心有與棱鏡外形相配合的通孔，檢測器外殼內(nèi)腔底部中心有與棱鏡底部相配合的凹槽，棱鏡穿過棱鏡定位板的通孔、插在檢測器外殼底部的凹槽內(nèi)，棱鏡底面與檢測器外殼凹槽的內(nèi)底面相貼，棱鏡頂面與棱鏡定位板頂面相平齊。光路定位板壓在棱鏡定位板和棱鏡上，光路定位板上有光源筒安裝孔和返回光聚光鏡安裝孔，光源筒插在光源筒安裝孔內(nèi)固定。返回光聚光鏡卡在返回光聚光鏡安裝孔內(nèi)固定。
[0013]定位壓板壓在光路定位板上，定位螺栓穿過光路定位板和棱鏡定位板上相應的孔，旋入檢測器外殼底部的螺孔。定位螺栓旋緊，使定位壓板將光路定位板和棱鏡定位板緊壓在檢測器外殼內(nèi)腔的底部。
[0014]所述棱鏡底面中心有凸出的圓臺，該圓臺嵌入檢測器外殼的相配合的采樣孔，圓臺表面與被測介質(zhì)接觸為采樣面。圓臺與采樣孔之間有密封圈，防止被測介質(zhì)進入檢測器外殼內(nèi)。
[0015]信號電路板和運算電路板固定于檢測器外殼內(nèi)二者之間有25?35mm的間隙，以避免兩塊電路板之間的電磁干擾，也利于電路板上電器元件的散熱。
[0016]所述清洗設施的清洗介質(zhì)發(fā)生器為高壓熱蒸汽發(fā)生器，清洗介質(zhì)管道為蒸汽管道。高壓熱蒸汽發(fā)生器內(nèi)的電熱器將水瞬間加熱成為高壓高熱蒸汽，高壓熱蒸汽發(fā)生器經(jīng)蒸汽管道和清洗嘴連接，高壓熱蒸汽噴在棱鏡與被測介質(zhì)接觸的采樣面上，清理積垢，棱鏡采樣準確，從而保證本錘度檢測裝置的測定精度。
[0017]所述清洗嘴為I?4個，清洗介質(zhì)管道下端分為I?4個支管，與各清洗嘴相接。多個清洗嘴更好地清除棱鏡表面的積垢。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型一種光學錘度在線檢測裝置的優(yōu)點為:1、本裝置錘度檢測器采用梯形截面的棱鏡，入射光直射進入棱鏡，同樣返回光也與頂面垂直出射棱鏡，光信號損耗小，使本檢測器體積縮小，更適合在線安裝使用；2、所配清洗設施采用高壓高熱蒸汽對棱鏡采樣面清洗，采樣面清洗得干凈徹底，防止積垢，保障測量精度穩(wěn)定性和重復性，本檢測裝置分辨率達0.01BRIX，準確度保持為0.5BRIX ;3、檢測器外殼完全密封，可在惡劣的環(huán)境下長期工作，適用于糖廠榨汁中加入滲透水、澄清汁加熱蒸發(fā)、煮糖中糖液和糖種稀釋的錘度在線檢測，也可用于味精廠發(fā)酵液、紙廠造紙黑液等濃度的測定；4、本裝置中光源的供電電路部份有電壓電流反饋，使供電電壓電流保持穩(wěn)定，故LED光源發(fā)光強度穩(wěn)定，保證信號轉(zhuǎn)換值精確。
【附圖說明】
[0019]圖1為本光學錘度在線檢測裝置實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本光學錘度在線檢測裝置實施例棱鏡結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ] 圖3為本光學錘度在線檢測裝置實施例光路示意圖。
[0022]圖中標號為:
[0023]1、密封蓋，2、運算電路板，3、信號電路板，4、檢測器外殼，5、電纜插座，6、光源，7、入射光聚光鏡，8、光路定位板，9、棱鏡定位板，10、清洗嘴，11、清洗嘴架，12、溫度傳感器，13、棱鏡，14、返回光聚光鏡，15、定位壓板，16、清洗介質(zhì)管道，17、光學成像傳感器。
【具體實施方式】
[0024]本光學錘度在線檢測裝置的實施例如圖1所示，包括錘度檢測器和清洗設施，所述錘度檢測器包括安裝在檢測器外殼4內(nèi)的棱鏡13、光源6、光學成像傳感器17、信號電路板3、運算電路板2和電纜插座5，所述清洗設施包括清洗介質(zhì)發(fā)生器、清洗介質(zhì)管道16和清洗嘴10，清洗介質(zhì)管道16連接清洗介質(zhì)發(fā)生器和清洗嘴10，清洗嘴10朝向棱鏡13與被測介質(zhì)接觸的采樣面。
[0025]本例錘度檢測器的棱鏡13如圖2所示，是四棱柱，其底面和頂面為矩形、相互平行，底面小于頂面，本例棱鏡13底面中心有凸出的圓臺，該圓臺嵌入檢測器外殼4底部的相配合的采樣孔，圓臺表面與被測介質(zhì)接觸、為采樣面。圓臺與采樣孔之間有密封圈，防止被測介質(zhì)進入檢測器外殼4內(nèi)。棱鏡13的前后兩個側(cè)面為等邊梯形、相互平行，左右兩個側(cè)面為矩形，側(cè)面與底面的交角為60°，左右兩側(cè)面以底面的