基于表面等离子体共振原理的实时牛奶含水量监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于表面等离子体共振原理的实时牛奶含水量监控系统，所述系统包括激光器、偏振片、样品池、光电二极管、放大电路、采集卡和计算机，所述样品池中放置直角三角形棱镜，且所述直角三角形棱镜的斜边上电镀一层金膜，所述光电二极管、放大电路、采集卡和计算机依次相连接，所述激光器所发射的入射光线穿过偏振片并进入到所述样品池，入射光线经直角三角形棱镜的斜边反射出反射光线，反射光线由所述光电二极管接收，并转化成电信号通过放大电路放大电信号，再通过采集卡传输到计算机，所述样品池中还设置有用于控制进水量的电磁阀，所述电磁阀与所述计算机相连接。
【专利说明】
基于表面等离子体共振原理的实时牛奶含水量监控系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种产品检测、监控领域，具体涉及一种基于表面等离子体共振原理的实时牛奶含水量监控系统。【背景技术】
[0002]随着人们生活水平的提高，乳制品已经成为人们日常生活中的必需品。一方面其需求量大增，需要通过乳制品生产线的自动化来有效降低生产劳动力，使乳制品生产过程安全、连续、可靠，从而提高生产速率、加大生产量，满足人们日益增长的需求;另一方面，近年来食品安全问题广受关注，需要通过乳制品生产自动化来减少人与产品的直接接触，提高食品安全质量。因此总的来说，实现乳制品的自动化生产是我国食品工业走向安全、高效的一个重要环节，如何完全实现这一步，是目前广大研究者的目标。
[0003]而这类研究中迫切需要提高的是乳制品兑水环节的自动化程度。为了提高经济效益，配制多样的成分结构，乳制品厂要对原始的生乳作适当的兑水处理，而兑水量必须严格控制，否则将降低其营养价值，违反质量规定。然而据调研，目前绝大部分乳制品厂都采用半人工勾兑的方法生产不同的乳制品，效率低下，质量也不可靠。其中最本质的局限在于传统检测方法精度不高，并且不能实时检测。因此以“牛奶兑水”为典型，其中最为关键、也是最需要突破的一个技术就是对牛奶当前含水量的精确测定。只有实时、精确地掌握牛奶含水量，才能进一步实现对后续闭环系统的高效控制。由于牛奶品种的相对性和成分的复杂性，实际上可以通过精确测量浑浊液体的折射率来实现对其含水量的测量。
[0004]液体折射率的传统测量仪器是Abbe折射计，但其要求被测介质为透明液体，并且需对入射到棱镜与液体界面的全反射光线的临界角作精确测量，这对牛奶这样的浑浊液体来说是十分困难的。而线性示差折射计则可以克服这一问题。其基于对光强度曲线的微分， 用P偏振光作为探测光测量浑浊液体的折射率可达到较高的精确度。然而若存在反射系数振荡的可能性，应用该装置测量浑浊液体的折射率将失去可靠性。此种情况下Fresnel反射公式不再适用。【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种基于表面等离子体共振原理的实时牛奶含水量监控系统。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0007]本实用新型所述的基于表面等离子体共振原理的实时牛奶含水量监控系统，所述系统包括激光器、偏振片、样品池、光电二极管、放大电路、采集卡和计算机，所述样品池中放置直角三角形棱镜，且所述直角三角形棱镜的斜边上电镀一层金膜，所述光电二极管、放大电路、采集卡和计算机依次相连接，所述激光器所发射的入射光线穿过偏振片并进入到所述样品池，入射光线经直角三角形棱镜的斜边反射出反射光线，反射光线由所述光电二极管接收，并转化成电信号通过放大电路放大电信号，再通过采集卡传输到计算机，所述样品池中还设置有用于控制进水量的电磁阀，所述电磁阀与所述计算机相连接。
[0008]进一步的技术方案，所述金膜的厚度为50nm。
[0009]采用上述结构后，本实用新型有益效果为:利用入射光在玻璃界面发生全反射时产生的倏逝波，激发金属表面的自由电子，形成表面等离子体，在适当条件下，表面等离子体和倏逝波发生共振，入射光的能量耦合到表面等离子体中，反射光能量发生衰减。其灵敏度高，对液体折射率微小的变化都很敏感，不需要处理样品，并且具有实时监控的特点。【附图说明】[〇〇1〇]图1是本实用新型的结构不意图；
[0011]附图标记说明:
[0012]1、激光器；2、第二拐角；3、样品池;4、电磁阀；[〇〇13]5、直角三角形棱镜；6、金膜；7、光电二极管；[〇〇14]9、采集卡；10、计算机。【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0016]如图1所示，本实用新型所述的基于表面等离子体共振原理的实时牛奶含水量监控系统，所述系统包括激光器1、偏振片2、样品池3、光电二极管7、放大电路8、采集卡9和计算机10,所述样品池3中放置直角三角形棱镜5,且所述直角三角形棱镜5的斜边上电镀一层金膜6,所述光电二极管7、放大电路8、采集卡9和计算机10依次相连接，所述激光器1所发射的入射光线穿过偏振片2并进入到所述样品池3,入射光线经直角三角形棱镜5的斜边反射出反射光线，反射光线由所述光电二极管7接收，并转化成电信号通过放大电路8放大电信号，再通过采集卡9传输到计算机10,所述样品池3中还设置有用于控制进水量的电磁阀4， 所述电磁阀4与所述计算机11相连接，所述计算机10可控制电磁阀4的开启和关闭，从而调节样品池中牛奶的含水量。[0〇17]进一步的技术方案，所述金膜的厚度为50nm。
[0018]本实用新型有益效果为:利用入射光在玻璃界面发生全反射时产生的倏逝波，激发金属表面的自由电子，形成表面等离子体，在适当条件下，表面等离子体和倏逝波发生共振，入射光的能量耦合到表面等离子体中，反射光能量发生衰减。其灵敏度高，对液体折射率微小的变化都很敏感，不需要处理样品，并且具有实时监控的特点。
[0019]以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。
【主权项】
1.基于表面等离子体共振原理的实时牛奶含水量监控系统，其特征在于:所述系统包 括激光器、偏振片、样品池、光电二极管、放大电路、采集卡和计算机，所述样品池中放置直 角三角形棱镜，且所述直角三角形棱镜的斜边上电镀一层金膜，所述光电二极管、放大电 路、采集卡和计算机依次相连接，所述激光器所发射的入射光线穿过偏振片并进入到所述 样品池，入射光线经直角三角形棱镜的斜边反射出反射光线，反射光线由所述光电二极管 接收，并转化成电信号通过放大电路放大电信号，再通过采集卡传输到计算机，所述样品池 中还设置有用于控制进水量的电磁阀，所述电磁阀与所述计算机相连接。2.根据权利要求1所述的基于表面等离子体共振原理的实时牛奶含水量监控系统，其 特征在于:所述金膜的厚度为50nm〇
【文档编号】G01N21/552GK205580991SQ201620334181
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】彭保进, 陈佳佳, 候铭铭, 石福权
【申请人】浙江师范大学