[发明专利]一种蔗糖罐内糖浆浓度的测量装置以及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及蔗糖含量检测技术，特别涉及一种蔗糖罐内糖浆浓度的测量装置以及测量方法。

背景技术

煮糖罐的一个生产周期需要经过装料，蒸浓，起晶，止晶，养晶，浓缩，出糖阶段。起晶过程需要掌握并控制罐内糖浆的过饱和度，糖厂煮糖罐生产过程中的自动控制系统，是提高糖膏结晶产量和质量的重要环节。自动控制系统能够在线检测糖膏的过饱和度，同时实时精确计量流量。整个煮糖过程就是根据不同阶段的要求，控制不同的过饱和系数。蔗糖浆浓度检测对蔗糖生产具有重要意义。

目前，煮糖罐内糖膏浓度的测量主要采用常规单测量点检测技术如电导法、折光法、射线法、红外线法等。由于煮糖生产过程中煮糖罐内的糖膏结晶过程具有不均匀的泡状流动状态，电特性随浓度高低变化等特点，使得常规单测量点法测量结晶浓度存在较大误差，煮糖监测系统无法发挥作用。一方面，这些检测法均是单相流的检测仪表，对多组分的蔗糖浆，由于成分流动的复杂多变性，对测量浓度、流量、流型辨识不适用，因而这类方法往往不能保证在整个生产过程中都有很高的测量精度，测量误差也较大，无法实现在线自动监测。同时，由于单测量点检测法传感器装备存在一定的误差，使得单测量点检测法得到的数据冗余度较高，增大检测结果误差。糖厂生产主要是利用工艺过程对原材料、制品的定性定量分析测定得到的参数来指导生产，需要测定结果快速准确，而单测量点法在蔗糖厂的锤度检测方面精度不够。单测量点检测法不能有效、全面反应传感器物场信息。针对煮糖生产过程的不均匀泡沫流状态特性，单测量点检测法的不足尤为突出，传感器采集数据对生产过程的指导作用不全面，不能及时反映生产状态，已无法满足生产管理的需要。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蔗糖罐内糖浆浓度的测量装置，从而克服单测量点检测法得出的蔗糖浆浓度精度不高导致不能实时监测的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种蔗糖罐内糖浆浓度的测量装置，包括：双类型电极传感器，用于采集所述蔗糖罐的截面的多个电阻抗值数据，该双类型电极传感器包括：一个条形金属电极以及N个矩形金属电极，所述一个条形金属电极和所述N个矩形金属电极沿所述蔗糖罐的内壁的周向进行等距设置，所述电极和所述蔗糖罐绝缘，且所述蔗糖罐始终接地，其中，所述条形金属电极设于所述矩形金属电极的二分之一高度处；以及糖浆浓度分析系统，用于接收所述双类型电极传感器采集的多个电阻抗值数据，根据所述电阻抗值数据计算所述蔗糖罐内糖浆的浓度值。

上述技术方案中，所述矩形金属电极大于或等于3个。

上述技术方案中，所述糖浆浓度分析系统为计算机系统。

本发明的另一目的在于提供一种蔗糖罐内糖浆浓度的测量装置，从而克服单测量点检测法得出的蔗糖浆浓度精度不高导致不能实时监测的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种采用上述所述蔗糖罐内糖浆浓度的测量装置的测量方法，包括以下步骤：1)以条形金属电极为固定测量电极，测量所述N个矩形金属电极与所述固定测量电极之间的电阻抗值，共得到N个电阻抗值数据；2)所述糖浆浓度分析系统接收所述N个电阻抗值数据，当所述电阻抗值数据小于或等于3个，根据所述电阻抗值数据计算所述糖浆的浓度值；当所述电阻抗值数据大于3个，对所述电阻抗值数据进行降维和去冗余，再根据进行降维和去冗余后的所述电阻抗值数据计算所述糖浆的浓度值。

上述技术方案中，采用主成分分析法对所述电阻抗值数据进行降维和去冗余，具体包括以下步骤：

21)标准化处理所述电阻抗值数据变量，使每一个所述电阻抗值数据变量的均值为0，方差为1；

22)对标准化后的m维所述电阻抗值数据变量进行相关性分析；设r_ij为标准化后所述电阻抗值数据变量X_i与X_j的相关系数，则r_ij的计算公式为相关系数矩阵为：R＝(r_ij)_m*m；根据相关系数矩阵整理得到实对称矩阵R＝XX^T/(m-1)，X为原始电阻抗值数据变量集合；