ПРИМЕНЕНИЕ ГОМОДИННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ ПАРАМЕТРОВ ВЕЩЕСТВА В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

February 13, 2013 by admin Комментировать »

Широков и. Б., Поливкин С. Н. Севастопольский национальный технический университет Севастополь, СевНТУ, кафедра радиотехники. Стрелецкая бухта, Студгородок, 99053, Украина тел. (+38 0692) 55-000-5, факс 55-414-5, e-mail: shirokov@stel.sebastopol.ua

Аннотация – Произведен анализ возможности применения радиоволновых гомодинных измерителей параметров вещества в пищевой промышленности. Даны рекомендации по внедрению данных измерителей в существующие технологические процессы пищевой промышленности.

I.                                       Введение

Радиоволновые измерители параметров вещества используются в различных отраслях современной промышленности. При реализации таких систем с использованием гомодинных методов [1] появляется возможность с высокой точностью производить определение электрофизических параметров вещества, как в непрерывном потоке, так и в некотором объеме. Пример построения подобной системы был подробно рассмотрен в [2].

Специфика пищевой промышленности с позиции применения измерительных средств закпючается в наличии большого количества разнообразных смесей, состав которых желательно контролировать непрерывно. Состав этих смесей задается конкретным рецептом, причем исходные характеристики сырья могут достаточно существенно отличаться от партии к партии. Однако эти отклонения должны оказывать минимальное воздействие на качество и характеристика конечного продукта. В пищевой промышленности используются различные методы обработки сырья и смесей, что сопровождается изменением агрегатного состояния продукта, его влажности и других физико-химических свойств.

II.                               Основная часть

Одним из основных преимуществ радиоволновых гомодинных измерителей является возможность дистанционного определения сразу нескольких параметров контролируемого вещества в реальном масштабе времени. В работе [2] приведена структурная схема измерителя, который позволяет одновременно получать информацию о скорости потока вещества и его качественном составе. На базе данного измерителя можно создать системы измерения и контроля параметров технологических процессов, которые могут найти широкое применение в пищевой промышленности.

Например, появляется возможность дистанционного контроля за состоянием смеси при ее непрерывном перемешивании и определения момента достижения данной смесью однородного состояния.

Структурная схема системы управления перемешивающей установкой на базе указанного измерителя приведена на рис. 1. Рассмотрим принцип ее работы. Измеритель, обрабатывая принятый антеннами сигнал, полученный при распространении электромагнитных волн через вещество, определяет скорость перемещения и диэлектрическую проницаемость. При прохождении между антеннами измерителя неоднородного вещества, значения скорости потока вещества ν и его диэлектрической проницаемости ε будут изменяться во времени. Выполняя дифференцирование по времени этих сигналов, получаем сигналыкоторые будут ха

рактеризовать степень неоднородности контролируемого вещества. Критерием принятия решения об окончании перемешивания 6νπντ являться близкие к

нулю значения.     При этом остается

возможность оценки качественного состава перемешиваемого вещества, путем измерения его диэлектрической проницаемости.

Рис. 1. Структурная схема системы управления перемешивающей установкой.

Fig. 1. Schematic diagram of mixer control system

Пороговое устройство, сравнивая выпрямленные сигналы характеризующие степень неоднородности вещества, вырабатывает сигнал окончания перемешивания при достижении требуемой степени однородности данного вещества.

Аналогичным образом можно осуществить контроль за протеканием протяженных во времени процессов обработки сырья или прохождения биохимических реакций, например выпечкой хлеба, изготовлением шоколада, сыра. В этих процессах происходит изменение физико-химических параметров контролируемого вещества, в том числе влажности и диэлектрической проницаемости. Настройка измерительной системы или системы управления, реализующих гомодинный метод обработки сигналов в данном случае заключается в предварительной калибровке измерительной системы под конкретный рецепт. При этом появляется возможность осуществления непрерывного контроля за ходом процесса приготовления продукта, а также определения момента его готовности.

Одной из важнейших характеристик, на основании анализа которой принимается решения о степени готовности контролируемого продукта, является его влажность. Рассмотрим способ реализации такого контроля. Известно, что характеристики прошедшей через вещество электромагнитной волны зависят от толщины слоя и диэлектрической проницаемости влажного вещества. В свою очередь диэлектрическая проницаемость является функцией влаго- содержания, плотности и т. д. Как было показано в [3] для однородного вещества зависимость влажности вещества определяется как:

άΑ-Βφ {р-(^-{c-d)A где А и φ – коэффициент ослабления и сдвиг фазы электромагнитной волны после прохождения через слой материала; а, Ь, с, d – коэффициенты, определяемые экспериментально.

Приведенное выражение не зависит от толщины слоя вещества. Выполнив калибровку измерителя для конкретного вещества или смеси, мы получим возможность непрерывного определения влажности контролируемого вещества. Например, для пшеницы а=28,636; Ь=-2,151; с=427,587; d=40,987 [2].

При сопоставлении электрофизических параметров контролируемого вещества конкретному рецепту появляется возможность обеспечения инвариантности его конечных параметров. В полной мере данную возможность можно использовать, применяя описанную систему управления вместе с автоматизированными линиями путем контроля процесса приготовления и оперативной коррекции рецепта в установленных пределах.

III.                                   Заключение

Выло показано, что применение радиоволновых гомодинных методов измерения параметров вещества в пищевой промышленности имеет большие перспективы при современном уровне развития технологий в этой отрасли. Измерительные системы, построенные по данному принципу, позволят осуществить непрерывный бесконтактный контроль на всех стадиях процесса изготовления пищевых продуктов, что положительно скажется на их качестве. Кроме того, это позволит более точно следовать рецептуре продукции, что особенно актуально при отличии параметров сырья, например влажности, от номинальных значений.

Помимо непосредственной интеграции в технологические процессы ощутимый эффект также может принести использование гомодинных измерителей параметров вещества в качестве средств непрерывного контроля за соответствием характеристик всех ингредиентов установленным нормам.

IV.                            Список литературы

Широков И. Б., Синицын Д. В., Шабалина О. В. Принципы реализации и область применения гомодинных методов измерений. – В кн.: 14-я Междунар. Крымская конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2004). Материалы конф. [Севастополь, 1317 сент.2004г.]. – Севастополь: Вебер, 2004, с. 635-637.

[1]  Широков И. Б., Поливкин С. Н., Сердюк И. В. Компенсация погрешности измерения скорости потока вещества путем учета его физических параметров. – В кн.: 15-я Междунар. Крымская конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2005). Материалы конф. [Севастополь, 12-16 сент. 2005 г.]. – Севастополь: Вебер, 2005, с. 813-814.

[2]  Викторов В. А., Лункин Б. В., Совлуков А. С. Радиовол- новые измерения параметров технологических процессов. – М.: Энергоатомиздат, 1989.- 208 с.

IMPLEMENTATION OF HOMODYNE MEASURING DEVICES FOR SUBSTANCE PARAMETERS IN TNE FOOD PRODUCTION

Shirokov I. B., Koshovsky Ya. I., Zimin S. M.

Sevastopol National Technical University Streletzkaja bay, Sevastopol, 99053, Ukraine Ph.: (+38 0692) 55-000-5, fax 55-414-5, e-mall: shlrokov@stel. sebastopol. ua

Abstract – The application possibility of the homodyne radiowave measuring systems usage for the parameters of materials in the food industry is shown. Recommendations to the implementation of such measuring systems in the present technological processes on the food industry are made.

I.                                        Introduction

Radiowave meters of the substance parameters are used in the various fields at the present day industry. But if these systems are based on the homodyne methods [1] they can determine the electrophysical parameters in continuous stream or in some volume with great accuracy. Principles of realization such system were discussed in [2].

Measuring in the food production has some specificity. This specificity contains much quantity of the different mixtures with continuously checked composition. Besides, in food production the different methods of processing the raw materials and the mixtures can be applied. This processing entails the change of the product electrophysical parameters.

II.                                The Main Results

The main advantage of the microwave homodyne measuring system is the possibility in the real-time to remotely determinate the several parameters ofthe checked matter. In [2] the structural diagram of the measuring system is shown, which at the same time determines the speed ofthe substance flow and its structure. On the basis of that system, the various systems ofthe control of the technological processes parameters can be created.

The structural diagram of intermixed control system is shown in fig. 1. Similarly, the monitoring long-time processes such as baking, chocolate production, cheese production etc. can be realized. In this processes the changes of the substance physicochemical parameters take place. The tuning measuring system consists of calibrating under the necessary recipe. That way gives a chance to provide the continuous monitoring of the technological process and to determine the moment of finished production.

III.                                      Conclusion

It is shown that homodyne measuring system has a great potential in the food industry. Microwave homodyne control system can be a basis for creating the various systems of control and monitoring the various technological processes in that industry. Moreover, with the help of this system the end-to-end test of all ingredients, and the appropriate real-time monitoring systems can be simply realized.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты