一種蔗糖罐內糖漿濃度的測量裝置以及測量方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及庶糖含量檢測技術，特別設及一種庶糖罐內糖漿濃度的測量裝置W及 測量方法。
【背景技術】
[0002] 煮糖罐的一個生產周期需要經(jīng)過裝料，蒸濃，起晶，止晶，養(yǎng)晶，濃縮，出糖階段。起 晶過程需要掌握并控制罐內糖漿的過飽和度，糖廠煮糖罐生產過程中的自動控制系統(tǒng)，是 提高糖膏結晶產量和質量的重要環(huán)節(jié)。自動控制系統(tǒng)能夠在線檢測糖膏的過飽和度，同時 實時精確計量流量。整個煮糖過程就是根據(jù)不同階段的要求，控制不同的過飽和系數(shù)。庶 糖漿濃度檢測對庶糖生產具有重要意義。
[0003] 目前，煮糖罐內糖膏濃度的測量主要采用常規(guī)單測量點檢測技術如電導法、折光 法、射線法、紅外線法等。由于煮糖生產過程中煮糖罐內的糖膏結晶過程具有不均勻的泡狀 流動狀態(tài)，電特性隨濃度高低變化等特點，使得常規(guī)單測量點法測量結晶濃度存在較大誤 差，煮糖監(jiān)測系統(tǒng)無法發(fā)揮作用。一方面，該些檢測法均是單相流的檢測儀表，對多組分的 庶糖漿，由于成分流動的復雜多變性，對測量濃度、流量、流型辨識不適用，因而該類方法往 往不能保證在整個生產過程中都有很高的測量精度，測量誤差也較大，無法實現(xiàn)在線自動 監(jiān)測。同時，由于單測量點檢測法傳感器裝備存在一定的誤差，使得單測量點檢測法得到的 數(shù)據(jù)冗余度較高，增大檢測結果誤差。糖廠生產主要是利用工藝過程對原材料、制品的定性 定量分析測定得到的參數(shù)來指導生產，需要測定結果快速準確，而單測量點法在庶糖廠的 鍵度檢測方面精度不夠。單測量點檢測法不能有效、全面反應傳感器物場信息。針對煮糖 生產過程的不均勻泡沫流狀態(tài)特性，單測量點檢測法的不足尤為突出，傳感器采集數(shù)據(jù)對 生產過程的指導作用不全面，不能及時反映生產狀態(tài)，已無法滿足生產管理的需要。
[0004] 公開于該【背景技術】部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應 當被視為承認或W任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現(xiàn)有技術。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種庶糖罐內糖漿濃度的測量裝置，從而克服單測量點檢 測法得出的庶糖漿濃度精度不高導致不能實時監(jiān)測的缺點。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種庶糖罐內糖漿濃度的測量裝置，包括；雙類型 電極傳感器，用于采集所述庶糖罐的截面的多個電阻抗值數(shù)據(jù)，該雙類型電極傳感器包括： 一個條形金屬電極W及N個矩形金屬電極，所述一個條形金屬電極和所述N個矩形金屬電 極沿所述庶糖罐的內壁的周向進行等距設置，所述電極和所述庶糖罐絕緣，且所述庶糖罐 始終接地，其中，所述條形金屬電極設于所述矩形金屬電極的二分之一高度處；W及糖漿濃 度分析系統(tǒng)，用于接收所述雙類型電極傳感器采集的多個電阻抗值數(shù)據(jù)，根據(jù)所述電阻抗 值數(shù)據(jù)計算所述庶糖罐內糖漿的濃度值。
[0007] 上述技術方案中，所述矩形金屬電極大于或等于3個。
[000引上述技術方案中，所述糖漿濃度分析系統(tǒng)為計算機系統(tǒng)。
[0009] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種庶糖罐內糖漿濃度的測量裝置，從而克服單測量 點檢測法得出的庶糖漿濃度精度不高導致不能實時監(jiān)測的缺點。
[0010] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種采用上述所述庶糖罐內糖漿濃度的測量裝置 的測量方法，包括W下步驟；1) W條形金屬電極為固定測量電極，測量所述N個矩形金屬電 極與所述固定測量電極之間的電阻抗值，共得到N個電阻抗值數(shù)據(jù)；2)所述糖漿濃度分析 系統(tǒng)接收所述N個電阻抗值數(shù)據(jù)，當所述電阻抗值數(shù)據(jù)小于或等于3個，根據(jù)所述電阻抗值 數(shù)據(jù)計算所述糖漿的濃度值；當所述電阻抗值數(shù)據(jù)大于3個，對所述電阻抗值數(shù)據(jù)進行降 維和去冗余，再根據(jù)進行降維和去冗余后的所述電阻抗值數(shù)據(jù)計算所述糖漿的濃度值。
[0011] 上述技術方案中，采用主成分分析法對所述電阻抗值數(shù)據(jù)進行降維和去冗余，具 體包括W下步驟：
[0012] 21)標準化處理所述電阻抗值數(shù)據(jù)變量，使每一個所述電阻抗值數(shù)據(jù)變量的均值 為0,方差為1 ;
[0013] 22)對標準化后的m維所述電阻抗值數(shù)據(jù)變量進行相關性分析；設ru 為標準化后所述電阻抗值數(shù)據(jù)變量Xi與Xj.的相關系數(shù)，則r。的計算公式為
【主權項】
1. 一種庶糖罐內糖漿濃度的測量裝置，其特征在于，包括： 雙類型電極傳感器，用于采集所述庶糖罐的截面的多個電阻抗值數(shù)據(jù)，該雙類型電極 傳感器包括： 一個條形金屬電極W及N個矩形金屬電極，所述一個條形金屬電極和所述N個矩形金 屬電極沿所述庶糖罐的內壁的周向進行等距設置，所述矩形金屬電極和所述條形金屬電極 與所述庶糖罐絕緣，且所述庶糖罐始終接地，其中，所述條形金屬電極設于所述矩形金屬電 極的二分之一高度處； W及 糖漿濃度分析系統(tǒng)，用于接收所述雙類型電極傳感器采集的多個電阻抗值數(shù)據(jù)，根據(jù) 所述電阻抗值數(shù)據(jù)計算所述庶糖罐內糖漿的濃度值。
2. 根據(jù)權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述矩形金屬電極大于或等于3個。
3. 根據(jù)權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述糖漿濃度分析系統(tǒng)為計算機系 統(tǒng)。
4. 一種采用權利要求1所述庶糖罐內糖漿濃度的測量裝置的測量方法，其特征在于， 包括W下步驟： 1. W條形金屬電極為固定測量電極，測量所述N個矩形金屬電極與所述固定測量電極 之間的電阻抗值，共得到N個電阻抗值數(shù)據(jù)； 2) 所述糖漿濃度分析系統(tǒng)接收所述N個電阻抗值數(shù)據(jù)，當所述電阻抗值數(shù)據(jù)小于或等 于3個，根據(jù)所述電阻抗值數(shù)據(jù)計算所述糖漿的濃度值；當所述電阻抗值數(shù)據(jù)大于3個，對 所述電阻抗值數(shù)據(jù)進行降維和去冗余，再根據(jù)進行降維和去冗余后的所述電阻抗值數(shù)據(jù)計 算所述糖漿的濃度值。
5. 根據(jù)權利要求4所述的測量方法，其特征在于，當所述電阻抗值數(shù)據(jù)大于3個，采用 主成分分析法對所述電阻抗值數(shù)據(jù)進行降維和去冗余，具體包括W下步驟： 21) 標準化處理所述電阻抗值數(shù)據(jù)變量，使每一個所述電阻抗值數(shù)據(jù)變量的均值為0， 方差為1 ; 22) 對標準化后的m維所述電阻抗值數(shù)據(jù)變量進行相關性分析；設ry為 標準化后所述電阻抗值數(shù)據(jù)變量X占X j斯相關系數(shù)，則r。的計算公式為
S相關系數(shù)矩陣為；R = 根據(jù)相關系數(shù)矩陣整理 得到實對稱矩陣R = XXV (m-1)，其中，X為原始電阻抗值數(shù)據(jù)變量集合； 23) 主成分電阻抗值數(shù)據(jù)變量的貢獻率分析及主成分電阻抗值數(shù)據(jù)變量的選擇；其中 貢獻率是第i個主成分電阻抗值數(shù)據(jù)變量的方差在全部主成分電阻抗值數(shù)據(jù)變量方差中 所占比重01，
累積貢獻率為
根據(jù)累計貢獻率0 > 80%時取主成分

電阻抗值數(shù)據(jù)變量的個數(shù)，其中，Ai為X的特征值，i = lAm; 24)利用cov化，Xj) = cov化，UjiYi+UjgYa+LUjmYm) = Uji A冰原始電阻抗值數(shù)據(jù)變量 與主成分電阻抗值數(shù)據(jù)變量之間的相關系數(shù)，其中，Y為選取的主成分電阻抗值數(shù)據(jù)變量； X為原始電阻抗值數(shù)據(jù)變量；U為X的協(xié)方差矩陣的特征向量。
6.根據(jù)權利要求4所述的測量方法，其特征在于，所述電阻抗值數(shù)據(jù)輸入RBP神經(jīng)網(wǎng)絡 進行訓練，訓練后所述RBP神經(jīng)網(wǎng)絡輸出所述糖漿的濃度值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種蔗糖罐內糖漿濃度的測量裝置以及測量方法，裝置包括：雙類型電極傳感器，用于采集蔗糖罐的截面的多個電阻抗值數(shù)據(jù)，該雙類型電極傳感器包括：一個條形金屬電極以及N個矩形金屬電極，一個條形金屬電極和N個矩形金屬電極沿蔗糖罐的內壁的周向進行等距設置，電極和蔗糖罐絕緣，且蔗糖罐始終接地，其中，條形金屬電極設于矩形金屬電極的二分之一高度處；以及糖漿濃度分析系統(tǒng)，用于接收雙類型電極傳感器采集的多個電阻抗值數(shù)據(jù)，根據(jù)電阻抗值數(shù)據(jù)計算所述蔗糖罐內糖漿的濃度值。本發(fā)明中通過雙類型電極傳感器測量條形金屬電極與矩形金屬電極之間電阻抗的方式，能夠全面反應蔗糖罐內的截面?zhèn)鞲衅魑飯鲂畔?，使得測量精度較高。
【IPC分類】G01N27-06
【公開號】CN104597086
【申請?zhí)枴緾N201510040572
【發(fā)明人】趙進創(chuàng), 傅文利, 鄒星星
【申請人】廣西大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月27日