技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子類的蔗糖含量檢測領(lǐng)域，具體是指一種糖廠冷凝水中微量糖份檢測的方法及裝置。

背景技術(shù)：

糖廠在蔗糖生產(chǎn)過程中，通常將在蒸發(fā)工段中糖液蒸發(fā)出的蒸汽收集冷凝，形成溫度較高的冷凝水，并將這些冷凝水補給到鍋爐中重新產(chǎn)生蒸汽，以達到節(jié)約能源和減少排污的目的。由于這些循環(huán)使用的冷凝水來自于蒸發(fā)的糖液，帶有一定的糖分，如果冷凝水中糖分濃度超過一定限額(例如，大于50ppm)，會引起鍋爐設(shè)備的結(jié)垢與腐蝕，影響鍋爐熱效率，甚至造成嚴重的安全事故。因此必須對冷凝水的含糖量進行精確嚴格的檢測，避免糖分高的冷凝水進入鍋爐。

目前，國內(nèi)糖廠對冷凝水含糖量的檢測基本是依賴化學(xué)處理及人工比色測量方法。在冷凝水中加入化學(xué)試劑并加熱反應(yīng)，再加入顯色劑與比色卡進行顏色對比，進而確定糖分含量。這種方法耗時過長，難于實時檢測報警，因而存在含糖量超標的冷凝水入爐的風(fēng)險，或者，將本來合格的冷凝水當超標水排放掉。發(fā)明專利CN 101393154A提出了用電導(dǎo)率檢測糖分的方法，通過檢測含糖冷凝水的電導(dǎo)率和溫度，利用不同糖分濃度下電導(dǎo)率值、溫度值的對應(yīng)關(guān)系式測得糖分濃度。此方法檢測時間短，能夠在線實時檢測冷凝水中的糖含量。但該發(fā)明測量的參數(shù)少，測量結(jié)果易受冷凝水中其他雜質(zhì)的干擾，檢測的精度有限，甚至?xí)霈F(xiàn)雜質(zhì)的電導(dǎo)效應(yīng)大于糖質(zhì)的電導(dǎo)效應(yīng)的情況，測量結(jié)果失去使用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明根據(jù)含糖溶液的特性，提出一種糖廠冷凝水微糖檢測方法及裝置。

蔗糖溶解在水中，會改變水的電導(dǎo)效應(yīng)、電容效應(yīng)和介質(zhì)損耗值，用測量電極直接測量冷凝水的電導(dǎo)、電容和介質(zhì)損耗，加上溫度補償，就能快速準確地計算出含糖量。

一種糖廠冷凝水微糖檢測裝置，包含測量電極、交流信號發(fā)生器、電流測量電路、電壓測量電路、溫度測量電路、信號處理單元、顯示及報警單元，其特征是：信號處理單元分析電極兩端的交流電壓和交流電流，計算等效電導(dǎo)、等效電容和介質(zhì)損耗，加上溫度補償，用四維變量計算冷凝水含糖量。

測量電極安裝在冷凝水中，為增強電容效應(yīng)，測量電極可采用面積較大的板狀結(jié)構(gòu)，最好是兩個套在一起的同心的圓形管狀電極，能最大限度地消除邊緣效應(yīng)。

交流信號發(fā)生器采用頻率和幅值都很穩(wěn)定的正弦信號發(fā)生器。

信號處理單元處理信號的過程分為兩步：第一步計算冷凝水的電氣參數(shù)，先用傅里葉變換計算復(fù)數(shù)電流和復(fù)數(shù)電壓，得到復(fù)導(dǎo)納，復(fù)導(dǎo)納的實部即為電導(dǎo)，復(fù)導(dǎo)納的虛部即代表電容，復(fù)導(dǎo)納的角度余切值就代表介質(zhì)損耗；第二步根據(jù)電氣參數(shù)和溫度計算冷凝水含糖量，具體方法有很多種，可采用線性回歸或泰勒級數(shù)展開等經(jīng)典傳統(tǒng)算法，也可采用更復(fù)雜的模型算法。實驗表明：用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，根據(jù)測量的電導(dǎo)、電容、介質(zhì)損耗和冷凝水溫度，計算冷凝水含糖量，可取得更高的精度。

信號處理單元的計算量并不大，可用普通的單片機或DSP完成實時計算顯示和控制任務(wù)。。

本發(fā)明直接測量冷凝水特性，在設(shè)備發(fā)生故障(比如出現(xiàn)泄露)時能及時發(fā)現(xiàn)故障，避免更嚴重的損失。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點和有益效果

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：本發(fā)明測量冷凝水的電導(dǎo)、電容和介質(zhì)損耗，計算冷凝水含糖量，比現(xiàn)有的單純測電導(dǎo)的方法，有更多的測量維度，更能抑制雜質(zhì)的干擾，測量靈敏度高，可靠性和穩(wěn)定性更好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

圖1是本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例包含測量電極、正弦信號發(fā)生器、電流測量電路、電壓測量電路、溫度測量電路、信號處理單片機、顯示報警單元及鍵盤。電極采用兩個套在一起的同心的圓形管狀金屬電極，電極和測溫元件安裝在冷凝水中。信號處理單片機首先用傅里葉變換計算冷凝水的電氣參數(shù)(包括電導(dǎo)、電容和介質(zhì)損耗)，然后根據(jù)電氣參數(shù)和溫度用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計算冷凝水含糖量。