牛奶纯度自动测试系统技术方案

牛奶纯度自动测试系统由牛奶纯度自动测定仪和半导体冷阱两部分组成。该系统利用冰点法来自动检测牛奶的冰点、含水量及牛奶三个等级（合格、超差、不合格）的判别。该系统采用石英晶体传感器检测牛奶冰点（美国ＡＯＡＣ，英国ＢＳ３０９５标准，Ｈｏｒｔｖｅｔ法），将恒温控制技术用于石英晶体测温传感器中，有效克服了环境温度对检测牛奶冰点的影响。采用单片机进行数据处理，提高了本测试仪的自动化程度。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于检测牛奶纯度的检测装置，属于电子与计算机应用技术。检测牛奶质量的方法很多。目前国内用的最多的是比重法，这种方法无法检测出掺水牛奶中是否还掺有杂质，例如有的掺入牛尿、尿素、农药，已经严重地损害了人民的身心健康，因此如何利用一种简便、实用、易于推广使用的检测方法来判断牛奶质量的等级，研制出简易有效适合于我国国情的牛奶纯度测试仪已是当务之急，这一课题具有重要的社会意义和很大的经济效益。目前国际上普遍采用冰点法来检测牛奶的质量，例如美国的AOAC标准。英国的BS3095标准等，都是利用Hortvet法测牛奶冰点，检测装置一般使用热敏电阻冰点仪。因为牛奶的冰点是牛奶各物理量中最稳定的一个物理量，而且不论掺水或掺杂后其冰点的变化将十分明显，因此冰点法是一种检测牛奶质量好坏的简便易行便于推广的好方法。但目前国际上普遍采用的热敏电阻冰点仪存在很多问题1。需要很长的予热时间(长达12小时)。2。使用前要用两种标准盐水反复定标，操作繁琐。3。工作不稳定，对使用条件、如环境温度、电源波动、噪声干扰都十分敏感，使用条件要求荷刻。4。造价昂贵，每台热敏电阻冰点仪约2。4万美元。因此很难在我国推广使用。本专利技术创造的目的就是，研制出一种新型的牛奶纯度自动测试仪。具体任务是(1)研制出适用于检测牛奶冰点的新型测温传感器，具有高精度、高分辨率、高稳定度。(2)将半导体制冷技术、计算机技术应用于牛奶质量检测中，组成工业实用的牛奶纯度自动测试系统。该系统使用简便，造价低廉，以便在国内各牛奶收购站、乳品加工厂、乳制品厂和牛奶质量监督管理部门推广使用。本专利技术的主要内容与特征如下采用石英晶体作为检测牛奶冰点的温度传感器，石英晶体经过密封处理浸入装有牛奶试样的容器中，该容器又置于半导体冷阱中，石英晶体本身与其它电路一起构成一晶体振荡电路，牛奶温度的变化通过测温传感器变化成晶体振荡器的振荡频率的变化，通过检测该振荡频率达到测温的目的。测温晶体振荡器的输出经整形计数电路送入单片计算机利用单片机来完成标定和数据处理，单片机的输出与显示电路连接从而完成自动检测与显示的功能。测温晶体振荡器采取恒温措施以提高稳定性。从原理上看石英晶体测温传感器比热敏电阻传感器有以下几个突出的优点1。高精度、高分辨率、高稳定性。热敏电阻是利用温度转换成阻值变化，然后变成电桥的电压，输出的是模拟量，易受电源电压的影响、噪声影响、容易漂移、抗干扰性能差，所以要频繁地校准。而我们所用的石英晶体是一种线性切割的LC切型晶体，它可以将温度的变化转换成频率的变化，而且在宽温度范围内，频率与温度间保持良好的线性关系，由于晶体振荡频率十分稳定，是数字量，振荡器Q值很高，所以稳定性高，抗干扰能力强。目前研制出的传感器工作频率为16.8MHz频率温度系数为1000Hz/℃，利用测频技术，若分辨率为1Hz，则其测温分辨率为1m℃(毫度)，而牛奶掺1%的水，其冰点就升高5m℃，掺盐、尿素等杂质时其冰点将超过合格牛奶冰点几百毫度，因此可以足够精确地判断牛奶掺水、掺杂。此外，这种晶体传感器予热时间只须40分钟就可以工作。工作时只要用纯水试样校准一次就可以长时间稳定工作。2.不受环境温度变化、电源波动的影响本项专利技术将恒温控制技术用于检测牛奶冰点的石英晶体振荡器中，使振荡器盒内的温度控制在50℃±0.5℃范围内，使其工作稳定。在电路上采用了NE555集成电路和热敏电阻控温，电路简单实用。晶体测温传感器振荡器电原理图见附图。3。该传感器易与单片机相连，接口简单，无需另加A/D转换电路。利用软件可自动搜索牛奶冰点，自动数字显示纯牛奶的掺水的含水量，自动进行牛奶的三个等级(合格、超标、不合格)的等级判别。从使用看，本系统由两部分组成，半导体冷阱用于对奶样降温，使之结冰，牛奶纯度自动测试仪用于检测奶样冰点及含水、等级判别。主要技术指标晶体测温分辨率0.001℃晶体测温范围-10℃～+65℃予热时间40分钟奶样5～7毫升检测时间2分钟冷阱温度-5℃～-10℃±0.5℃数字显示六位(包括符号位)含水显示0～100%附图说明图1为晶体测温传感器振荡器电原理图。图2为牛奶纯度自动测试仪系统框图。图3为牛妈纯度自动测试仪程序流程图。图中1为测温晶体传感器，2为冷却水，3为待测牛奶试样，4为半导体冷阱，5为测温晶体振荡器，6为整形计数电路，7为修正开关，8为单片计算机，9为显示电路，10为面板控制电路，11为时基电路，12为面板开关，13为时基振荡器。实施例采用北京707厂生产16.8MHZ的LC切型晶体做为测温晶体，单片机采用MCS-51系列的8031，面板控制电路采用Intel 8155芯片时基振荡器频率选择为1MHZ组成牛奶测试系统，各项技术指标均可达到本说明书所列数据的水平，其制造成本不超过人民币5000元。权利要求1.一种用于检测牛奶纯度的自动检测系统，包括显示电路、整形计数电路、时基电路和面板控制电路，其特征在于该系统采用石英晶体(1)作为检测牛奶冰点的温度传感器，将石英晶体经密封处理后浸入装有牛奶试样的容器中，将装有牛奶试样的容器置于半导体冷阱中，石英晶体(1)与其它电路一起构成一晶体振荡器(5)，晶振(5)的输出经整形计数电路输出单片计算机8，单片机(8)的输出连接显示电路(9)，测温晶振(5)采取恒温措施以提高稳定性。全文摘要牛奶纯度自动测试系统由牛奶纯度自动测定仪和半导体冷阱两部分组成。该系统利用冰点法来自动检测牛奶的冰点、含水量及牛奶三个等级(合格、超差、不合格)的判别。该系统采用石英晶体传感器检测牛奶冰点(美国AOAC，英国BS3095标准，Hortvet法)，将恒温控制技术用于石英晶体测温传感器中，有效克服了环境温度对检测牛奶冰点的影响。采用单片机进行数据处理，提高了本测试仪的自动化程度。文档编号G01N33/04GK1052191SQ8910902公开日1991年6月12日 申请日期1989年11月28日 优先权日1989年11月28日专利技术者孙圣和, 张忠亭, 马共立, 刘清法, 尹宝智 申请人:哈尔滨工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测牛奶纯度的自动检测系统，包括显示电路、整形计数电路、时基电路和面板控制电路，其特征在于该系统采用石英晶体（１）作为检测牛奶冰点的温度传感器，将石英晶体经密封处理后浸入装有牛奶试样的容器中，将装有牛奶试样的容器置于半导体冷阱中，石英晶体（１）与其它电路一起构成一晶体振荡器（５），晶振（５）的输出经整形计数电路输出单片计算机８，单片机（８）的输出连接显示电路（９），测温晶振（５）采取恒温措施以提高稳定性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙圣和，张忠亭，马共立，刘清法，尹宝智，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]