基于水听器的灌装溶液杂质在线声波检测技术研究.pdf

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1、2015拄仪表技术与传感器2015第4期InstrumentTechniqueandSensorNo．4基于水听器的灌装溶液杂质在线声波检测技术研究耿春明，汤小龙(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191)摘要：为了实现工业生产流水线中灌装溶液杂质的在线检测，提高生产检测效率，文中着重研究了基于水听器传感器的在线声波检测技术。通过分析比较在有无固体异物杂质颗粒时灌装容器内的声场频谱分布情况，利用等级相似性系数来定性地判定容器内溶液的杂质颗粒有无情况。采用水听器作为收集容器内声场数据的传感器，具有体积小、线性工作频率范围宽和无水平指向性等特点。主要步骤有水听器采集声场数据、信号滤波

2、放大、数据采集和FFTr数据处理等。通过试验得出结论，容器内的固体异物杂质颗粒在溶液中的声场频谱分布中的特征频段范围是15—26．8kHz。关键词：水听器；杂质声波检测技术；频谱分布；F；等级相似性中图分类号：TH39文献标识码：A文章编号：1002—1841(2015)04—0079—05ResearchofNewOnlineAcousticDetectionTechnologyofFillingSolutionImpuritiesBasedonHydrophoneGENGChun—ming，TANGXiao—long(CollegeofMechanicalEngineeringandAut

3、omation，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Inordertoachievethegoalofonlineimpuritydetectionoffillingsolutioninindustrialproductionandimprovepro·ductioneficiency，thepaperfocusedonthenewtechnologyofonlineacousticdetection．Throughtheanalysisofthesoundfieldspectra

4、ldistributioninthefillingcontainerwithandwithoutsolidparticleimpurities，whethertherewereimpuritiesinthefillingcontainercouldbedeterminedqualitativelybycomparingthedatasimilarity．Hydrophone，withsmallsize，widerangeoflinearoper-ationalfrequencyandnon-horizontaldirectivity，wasusedintheexperimentasasenso

5、rtocollectsoundfielddatainthecontainer．Themainstepsoftheexperimentweresoundfielddataacquisition，thefilteringandamplificationofthesignal，dataacquisitionandFFTdataprocessing．Throughtheexperiments，itcanbeconcludedthatthecharacteristicfrequencyofsolidparticleimpuritiesinthesolutionwithinthecontainerisfr

6、om15kHzto26．8kHz．Keywords：hydrophone；impurityacousticdetectiontechnology；spectraldistribution；FFT；datasimilarity0引言数据采集和数据处理5大部分组成，如图1所示。酒类、饮料、医药、食品等制造行业在生产中大量采用了自lH。0带0H通z滤-5波0k器HH絮嚣H整龆爨H譬I动灌装生产线，灌装的最后环节的异物颗粒杂质在线检测方法虽然包括电阻法、光散射法、光衍射法、光阻法等自动化检测方图1声波检测系统工作原理示意图法⋯和人工灯检法等检测手段j，也用了不同种类的电学和光试验中采用的水听器是一种能

7、够将水下声信号转换为电学传感器，但这些方法都各有缺陷。压信号的声压换能传感器，外形尺寸仅为10mm~50mm，电水听器作为一种声压传感器，能够将水下的声信号转变成压灵敏度为一217dB，工作频率为20Hz一160kHz，线性工作频电信号。RustamStolkin等通过研究发现，不同类型的水下生率为1—100kHz。在没有激振装置的激励情况下，水听器本身物、测量系统和机械结构都会发出各自特有的高频