一种光学锤度在线检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锤度的检测装置，具体为适用于检测糖厂混合糖汁和糖浆的一种光学锤度在线检测装置。
【背景技术】
[0002]锤度指溶液中所含的可溶性物质的重量占总重量的百分比。在制糖过程中，从甘蔗压榨汁(甜菜渗出汁)一直到煮糖中糖浆母液的锤度值都是非常重要的控制指标。
[0003]在糖厂生产过程中，各阶段糖汁的锤度值的控制可直接影响到生产能耗及白糖质量。如生产过程中的几个重要的工艺处理压榨汁加入渗透水、澄清汁加热蒸发、煮糖中糖液(通称母液)和煮糖中糖种稀释均要根据当时的锤度值。因此锤度值的检测在糖厂生产中极为重要，是工艺操作的依据。
[0004]现有的锤度测量仪主要是微波锤度计、比重锤度检测装置、折光锤度仪等。但是糖汁检测中会在检测装置上产生积垢，随着积垢的增加，造成测量偏差不断增大，偏差并非线性增大，实际应用中又无法及时清洗，使检测结果难以用于工艺操作。例如使用微波锤度计测量时，伸入糖汁的微波天线表面会积垢成圆柱型，不断加粗，天线上的积垢又很难实现在线自动清洗。比重锤度检测装置测量时需要从相应的管道或罐体中采样，让糖汁流入比重检测装置中。采样流出的糖汁暴露在空气中，温度迅速降低，在比重检测装置上形成糖块，直接影响到其测量的精度。另外，比重检测装置的体积相对较大，积垢的重量不断增加，积垢所占的重量百分比也直接影响到测量的精度。近年出现的折光锤度仪精度高、测定快、易于安装，但也存在检测棱镜易积垢的问题，结垢可能使精度降低到1%。虽然配置了检测棱镜的热水冲洗设施，但在线使用时仍受积垢影响，使精度下降。另外现有的折光锤度仪多采用三角棱镜，因光源的光是从棱镜的一个侧面入射，光学成像传感器要从另一侧面得到折射返回光，因而整个装置体积较大，不利于现场安装。
[0005]总之，因现有的锤度测量装置的缺陷，无法得到糖厂生产各流程的实时锤度数据，也就无法实施各工艺流程的自动控制，准确的锤度在线检测装置成为糖业生产实现自动化的关键。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是设计一种光学锤度在线检测装置，包括锤度检测器和清洗设施，锤度检测器的棱镜为梯形棱镜，清洗设施包括清洗介质发生器、清洗介质管道和清洗嘴。本装置安装于糖厂各控制点进行在线检测，可定时清洗棱镜的采样面，检测精度高。
[0007]本发明设计的一种光学锤度在线检测装置，包括锤度检测器和清洗设施，所述锤度检测器包括安装在检测器外壳内的棱镜、光源、光学成像传感器、信号电路板、运算电路板和电缆插座，所述清洗设施包括清洗介质发生器、清洗介质管道和清洗嘴，清洗介质管道连接清洗介质发生器和清洗嘴，清洗嘴朝向棱镜与被测介质接触的采样面。
[0008]所述锤度检测器的棱镜是四棱柱，其底面和顶面为矩形、相互平行，底面小于顶面，检测器外壳底面有采样孔，棱镜底面经该采样孔与被测介质接触。棱镜的前后两个侧面为等边梯形、相互平行，左右两个侧面为矩形，侧面与底面的交角为60°?70°，左右两侧面以底面的中心垂直面相互对称。光源和入射光聚光镜位于棱镜顶面的上方，聚光后的入射光束与棱镜的顶面垂直，且与棱镜的一个侧面相交，返回光聚光镜和光学成像传感器也位于棱镜顶面的上方、聚光后的返回光束与棱镜的顶面垂直，且落在光学成像传感器的感光面上。光学成像传感器安装于信号电路板底面，光学成像传感器的输出接入信号电路板；信号电路板与运算电路板连接，运算电路板的信号线连接检测器外壳上安装的密封的电缆插座，输出运算所得的被测介质当前锤度值，信号输出电缆连接检测器外壳上的电缆插座，信号输出电缆与锤度检测主机相连接。检测器外壳上部连接密封盖，检测器外壳与密封盖之间安装有外壳密封圈。检测器外壳和密封盖使检测器外壳内腔成为封闭空间。
[0009]光源的光经入射光聚光镜聚为一束，光束与棱镜顶面垂直，直射进入棱镜，在棱镜侧面上折射到与被测介质接触的棱镜采样面，光束中入射角大于被测介质临界角的光线再被棱镜采样面反射到棱镜的另一侧面，在此又一次的反射使返回光束向上与棱镜顶面垂直、出射棱镜，返回光经返回光聚光镜会聚后进入光学成像传感器。被测介质的锤度不同，返回光束的强弱和光斑大小不同，光学成像传感器将所得返回光束在其上成像的光信号转换为电信号，送至信号电路板，再到运算电路板，推算得到被测介质的锤度值，从信号电缆输出到锤度检测主机。
[0010]所述检测器外壳内、靠近棱镜的检测器外壳上固定温度传感器，温度传感器的信号线与信号电路板连接。温度传感器将被测介质当前温度测量信号传送到信号电路板，再经运算电路板转换为数字信号，送到光学锤度检测主机，光学锤度检测主机对当前所测锤度值进行实时温度补偿。
[0011]所述光源与入射光聚光镜间距可调地安装于光源筒内。所述入射光聚光镜分为间距可调的上聚焦半球镜和下聚焦半球镜。
[0012]棱镜定位板位于所述检测器外壳内、紧贴检测器外壳底部，棱镜定位板中心有与棱镜外形相配合的通孔，检测器外壳内腔底部中心有与棱镜底部相配合的凹槽，棱镜穿过棱镜定位板的通孔、插在检测器外壳底部的凹槽内，棱镜底面与检测器外壳凹槽的内底面相贴，棱镜顶面与棱镜定位板顶面相平齐。光路定位板压在棱镜定位板和棱镜上，光路定位板上有光源筒安装孔和返回光聚光镜安装孔，光源筒插在光源筒安装孔内固定。返回光聚光镜卡在返回光聚光镜安装孔内固定。
[0013]定位压板压在光路定位板上，定位螺栓穿过光路定位板和棱镜定位板上相应的孔，旋入检测器外壳底部的螺孔。定位螺栓旋紧，使定位压板将光路定位板和棱镜定位板紧压在检测器外壳内腔的底部。
[0014]所述棱镜底面中心有凸出的圆台，该圆台嵌入检测器外壳的相配合的采样孔，圆台表面与被测介质接触为采样面。圆台与采样孔之间有密封圈，防止被测介质进入检测器外壳内。
[0015]信号电路板和运算电路板固定于检测器外壳内二者之间有25?35mm的间隙，以避免两块电路板之间的电磁干扰，也利于电路板上电器元件的散热。
[0016]所述清洗设施的清洗介质发生器为高压热蒸汽发生器，清洗介质管道为蒸汽管道。高压热蒸汽发生器内的电热器将水瞬间加热成为高压高热蒸汽，高压热蒸汽发生器经蒸汽管道和清洗嘴连接，高压热蒸汽喷在棱镜与被测介质接触的采样面上，清理积垢，棱镜采样准确，从而保证本锤度检测装置的测定精度。
[0017]所述清洗嘴为I?4个，清洗介质管道下端分为I?4个支管，与各清洗嘴相接。多个清洗嘴更好地清除棱镜表面的积垢。
[0018]与现有技术相比，本发明一种光学锤度在线检测装置的优点为:1、本装置锤度检测器采用梯形截面的棱镜，入射光直射进入棱镜，同样返回光也与顶面垂直出射棱镜，光信号损耗小，使本检测器体积缩小，更适合在线安装使用；2、所配清洗设施采用高压高热蒸汽对棱镜采样面清洗，采样面清洗得干净彻底，防止积垢，保障测量精度稳定性和重复性，本检测装置分辨率达0.01BRIX，准确度保持为0.5BRIX ;3、检测器外壳完全密封，可在恶劣的环境下长期工作，适用于糖厂榨汁中加入渗透水、澄清汁加热蒸发、煮糖中糖液和糖种稀释的锤度在线检测，也可用于味精厂发酵液、纸厂造纸黑液等浓度的测定；4、本装置中光源的供电电路部份有电压电流反馈，使供电电压电流保持稳定，故LED光源发光强度稳定，保证信号转换值精确。
【附图说明】
[0019]图1为本光学锤度在线检测装置实施例结构示意图。
[0020]图2为本光学锤度在线检测装置实施例棱镜结构示意图。
[0021 ] 图3为本光学锤度在线检测装置实施例光路示意图。
[0022]图中标号为:
[0023]1、密封盖，2、运算电路板，3、信号电路板，4、检测器外壳，5、电缆插座，6、光源，7、入射光聚光镜，8、光路定位板，9、棱镜定位板，10、清洗嘴，11、清洗嘴架，12、温度传感器，13、棱镜，14、返回光聚光镜，15、定位压板，16、清洗介质管道，17、光学成像传感器。
【具体实施方式】
[0024]本光学锤度在线检测装置的实施例如图1所示，包括锤度检测器和清洗设施，所述锤度检测器包括安装在检测器外壳4内的棱镜13、光源6、光学成像传感器17、信号电路板3、运算电路板2和电缆插座5，所述清洗设施包括清洗介质发生器、清洗介质管道16和清洗嘴10，清洗介质管道16连接清洗介质发生器和清洗嘴10，清洗嘴10朝向棱镜13与被测介质接触的采样面。
[0025]本例锤度检测器的棱镜13如图2所示，是四棱柱，其底面和顶面为矩形、相互平行，底面小于顶面，本例棱镜13底面中心有凸出的圆台，该圆台嵌入检测器外壳4底部的相配合的采样孔，圆台表面与被测介质接触、为采样面。圆台与采样孔之间有密封圈，防止被测介质进入检测器外壳4内。棱镜13的前后两个侧面为等边梯形、相互平行，左右两个侧面为矩形，侧面与底面的交角为60°，左右两侧面以底面