專利名稱：罐頭真空度兩次對比測量法及測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種食品檢測方法和檢測儀器，主要用于檢測罐頭的真空度。
目前罐頭生產(chǎn)行業(yè)中用于檢測罐頭真空度的方法，有手工敲擊法和開罐檢測法。手工敲擊法是憑聲音來鑒別、估計真空度的高低，此種檢驗方法，一般只能做定性的估計，而不能作定量的分析，同時受檢驗人員的聽覺、心理狀況和工作熟練程度的限制和影響，質(zhì)量問題一直無法得到可靠的保證。開罐檢驗法是在被檢罐頭端面上密封開口聯(lián)通真空表，使容器內(nèi)的真空負壓與真空表聯(lián)通，使其指示被檢容器的真空度。此種方法能定量的檢驗被檢罐頭的真空度，但屬破壞性，只能使用在批量抽樣檢驗中。近期內(nèi)研制的幾種真空檢測儀，有位移式、聲學(xué)式、光電式，如山東省自動化研究所1983年研制的一種聲學(xué)式“真空度自動檢測儀”《詳見“電子技術(shù)應(yīng)用”1984年第4期第45頁》，其測量原理是模仿敲擊法，利用電磁鐵的瞬間通電產(chǎn)生磁力，使被檢罐頭端面產(chǎn)生振蕩，用一聲學(xué)鑒別儀器接收處理，根據(jù)頻率的高低來鑒別被檢罐頭真空度的高低。這種檢測儀的缺點是儀器只能機械地鑒別單一頻率，而實際生產(chǎn)檢驗中，發(fā)音源很多，誤差大。
廣州輕工研究所于1983年試制一種屬于位移式“真空度測試儀”，其原理是利用罐頭邊緣為固定點，用位移測量頭測量罐面中心凹進部份的距離，通過電信號轉(zhuǎn)換成真空度讀數(shù)。其缺點是空罐和罐蓋在加工制做中要經(jīng)過各類模具的沖壓成型，其誤差較大，這些誤差的產(chǎn)生都是隨機變化的，在一定的范圍內(nèi)難以控制，其測量的誤差較大。其它幾種測試儀也都是在實罐端面上進行一次性測量得到真空度數(shù)值的，其誤差較大。
本發(fā)明的目的是提供一種罐頭真空度兩次對比測量法及其測量儀，通過對實罐進行兩次不同條件下的測量對比來計算出罐頭的真空度。
本發(fā)明的罐頭真空度兩次對比測量法及測量儀的測量方法和測量儀結(jié)構(gòu)敘述如下罐裝容器在空罐生產(chǎn)形成后，空罐的端面凹進部份，是由輕工部規(guī)定的“蓋邊到蓋面中心高度H值”所確定，由于加工工藝的誤差存在?？展薅嗣姘歼M部份的表達式為H+△y總?！鱵總為5個方面的誤差和，即△y總＝(±△y1)+(±△y2)+(-△y3)+(△y4)+(±△y5)△y1-模具的一致性誤差△y2-沖壓時的調(diào)試誤差△y3-模具新舊磨損誤差△y4-生產(chǎn)中的工藝誤差△y5-封蓋時埋頭度的誤差從上式即得△y總為隨機變化量，經(jīng)過真空裝罐形成實罐后，端面凹進部份即在空罐的H+△y總的基礎(chǔ)上增加了新的真空變量△X值，實罐端面凹進部份的表達式為H+△y總+△x。具體測量方法及步驟是首先在實罐端面上測得H+△y總+△X，設(shè)為H總值。
即有H總＝H+△y總+△X然后用電磁力的作用在罐面上加一個與內(nèi)真空負壓相反的作用力，將反作用力固定為一個常數(shù)值，并低于合格罐的真空負壓作用力，這時在端面上的真空負壓作用力。是罐內(nèi)真空負壓作用力減去反作用力后的差值。它對端面所產(chǎn)生的變形量為
△X2＝△X-△X1式中△X1為端面在反作用力下的反變形量。
△X2為正、反變形量之差。
該式在合格罐的情況下成立。
在加上反作用力時，進行第二次在實罐端面上測量，得H+△y總+△X-△X1，設(shè)為H總′值。
即有H總′＝H+△y總+△X-△X1＝H+△y總+△X2兩次測量數(shù)據(jù)經(jīng)計算處理即有H總-H總′＝(H+△y總+△X)-(H+△y總+△X2)＝△X-△X2＝△X1這樣即得實罐端面在反作用力下的反變形量△X1，△X1與罐內(nèi)真空度的關(guān)系見圖4、圖5、圖6所示。根據(jù)圖6所示的關(guān)系，經(jīng)計算機處理即可得出相應(yīng)的罐內(nèi)真空度數(shù)值。
根據(jù)上述測量方法及測量原理而研制成功的兩次對比真空度測量儀由測量頭和計算機控制處理機構(gòu)組成。測量頭主要用于將實罐端面凹進部份的位移變化量轉(zhuǎn)換成電信號和對端面產(chǎn)生電磁作用力，由電磁作用力的執(zhí)行機構(gòu)和位移傳感器兩大部分組成。電磁作用力的執(zhí)行機構(gòu)由內(nèi)芯〔2〕、骨架〔3〕、線圈〔4〕、外圈〔5〕、內(nèi)層〔6〕、底板〔7〕和聯(lián)接器〔13〕組成，骨架〔3〕安裝在聯(lián)接器〔13〕上，內(nèi)芯〔2〕嵌在骨架〔3〕上，內(nèi)層〔6〕安裝在外圈〔5〕內(nèi)，外圈〔5〕安裝在底板〔7〕上，磁場由內(nèi)芯→聯(lián)接器→底板→內(nèi)層→被測罐的端面→內(nèi)芯構(gòu)成回路。內(nèi)芯端面與罐頭端面中心留有一定氣隙。該氣隙大于反變形量△X1，以保證△X的測量準確性，中心探頭高度必須大于該氣隙。外圈主要起中心定位作用。內(nèi)層是由硅鋼片在外圈內(nèi)繞制成形，起基準面和導(dǎo)磁作用。外圈、底板和內(nèi)層連成一個整體，在聯(lián)接器上可進行上下位置調(diào)節(jié)，以保證氣隙的要求。對不同直徑的罐頭換用不同直徑的外圈整體。聯(lián)接器主要是將反作用力的執(zhí)行機構(gòu)和位移傳感器聯(lián)接成一個整體。
另一部份是位移傳感器，采用差動變壓器作位移傳感器。結(jié)構(gòu)由探頭〔1〕、導(dǎo)桿〔8〕、磁芯〔9〕、線圈〔10〕、頂桿〔11〕、彈簧〔12〕組成差動變壓器。探頭〔1〕穿過內(nèi)芯〔2〕安裝在導(dǎo)桿〔8〕上，磁芯〔9〕安裝在導(dǎo)桿〔8〕下，線圈〔10〕繞在磁芯〔9〕外的骨架上。在磁芯〔9〕下設(shè)置有頂桿〔11〕，頂桿〔11〕下裝有彈簧〔12〕磁芯的位移由導(dǎo)桿和探頭傳動，彈簧和頂桿起復(fù)位作用，整體由底座〔14〕固定。結(jié)構(gòu)見圖1所示。
測量頭工作時由傳送機構(gòu)將罐頭送到外圈內(nèi)層上，罐頭端面中心接觸探頭。由于氣隙總是小于探頭高度，所以罐頭端面將探頭壓下一位置，通過導(dǎo)桿傳給磁芯，在次級線圈中產(chǎn)生一對應(yīng)位置的電壓信號，該電壓信號表示為H總＝H+△y總+△X，然后程控電流源輸出恒定的電流給反作用力執(zhí)行機構(gòu)的線圈，產(chǎn)生電磁作用力作用在罐頭端面上，使端面中心產(chǎn)生位移，這一位移量即為罐頭端面在反作用力下的變形量△X1。端面產(chǎn)生位移時將探頭又壓下一位置，通過導(dǎo)桿傳給磁芯，在線圈中又產(chǎn)生一對應(yīng)位置的電壓信號，該電壓信號表示為H總′＝H+△y總+△X2。兩次電壓信號經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換到計算處理，即得△X1。在通過兩次對比測量后，即得到與罐內(nèi)真空度有一定函數(shù)關(guān)系的△X1。計算機控制處理機構(gòu)的整機結(jié)構(gòu)框圖見圖2所示，整個機構(gòu)由激勵信號發(fā)生器、程控電流源、放大器、自動啟動裝置、分類控制接口、有源整流、中央處理器、顯示器、A/D、鍵盤和打印機組成。主機采用Z80系統(tǒng)組成中央處理器，輸入信號分三路，由測量頭、放大器、有源整流器、A/D轉(zhuǎn)換器輸入測量的數(shù)據(jù)信號，自動啟動裝置輸入啟動信號，鍵盤輸入測量目的數(shù)據(jù)信號。輸出信號分四路，輸出電流數(shù)據(jù)控制程控電流源產(chǎn)生電磁反作用力，輸出分類信號控制傳送分類執(zhí)行機構(gòu)，輸出各項數(shù)據(jù)到顯示器顯示，輸出測量結(jié)果到打印機打印。
各方框的電路要求與功能激勵信號發(fā)生器-由文氏振蕩器加穩(wěn)幅裝置和功率輸出裝置組成。輸出正弦激勵信號給測量頭。
放大器-由高增益運算放大器組成低零漂、低溫漂選頻放大器，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力。
有源整流器-由高增益運算放大器組成絕對值電路，即輸出電壓等于輸入電壓的絕對值。
A/D轉(zhuǎn)換器-將電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號作為數(shù)據(jù)輸給Z80處理器運算，在運算中用16位寄存器保存。
自動啟動裝置-由運算放大器組成，鑒別測量頭上是否有罐頭，有罐頭啟動處理器作一次測量，否則等待。
程控電流源-根據(jù)處理器的數(shù)據(jù)輸出對應(yīng)的恒定電流。
分類信號接口-處理器根據(jù)鍵盤輸入設(shè)定的真空度分類數(shù)據(jù)進行自動分類處理，給出3檔分類信號通過接口輸出到執(zhí)行機構(gòu)。
顯示器-由8位七段顯示組成，顯示工作中的各項數(shù)據(jù)。
打印-由TP801打印頭組成，打印每班測量結(jié)果。
鍵盤-由26個鍵組成，功能如下(0～9)10個數(shù)字鍵，輸出數(shù)據(jù)用。
工作鍵測量真空度，顯示分類數(shù)據(jù)范圍。
真空度鍵測量真空度，顯示真空度數(shù)據(jù)重測鍵重復(fù)測量不做產(chǎn)量累加。
測差鍵作差值、真空度的數(shù)據(jù)曲線測量用。
調(diào)基鍵1.測量頭換用不同直徑的外圈時調(diào)整氣隙數(shù)據(jù)用。2.分析空罐蓋邊到蓋面中心高度H值和誤差△y總用。
差值、真空度鍵輸入和讀出差值、真空度數(shù)據(jù)曲線用。
真空度修改鍵輸入差值、真空度數(shù)據(jù)曲線時做真空度修改用。
修改鍵輸入數(shù)據(jù)時做修改用。
罐型鍵輸入罐型數(shù)據(jù)。
分類鍵輸入和讀出分類數(shù)據(jù)。
清累加鍵清除產(chǎn)量累加區(qū)。
內(nèi)存讀出鍵讀出系統(tǒng)內(nèi)存所有單元數(shù)據(jù)。
打印鍵打印出每班測量的真空度數(shù)據(jù)和產(chǎn)量結(jié)果。
打印退出鍵中斷打印寫入鍵1.將差值、真空度的數(shù)據(jù)曲線寫入到用戶區(qū)。
2.用戶區(qū)復(fù)制。
總清鍵硬件復(fù)位中央處理器-采用Z80系統(tǒng)組成該裝置。硬件結(jié)構(gòu)見圖3所示。


圖1測量頭結(jié)構(gòu)示意2整機方框3計算機結(jié)構(gòu)框4反作用力與真空變形量的關(guān)系圖5兩次測量曲線與真空度的關(guān)系圖6△X1與真空度的關(guān)系該罐頭真空度兩次對比測量法及測量儀對罐頭真空度的測量、計算和顯示精度，分辯率最高檔分辯率達1毫米水銀柱，最低檔分辯率達5毫米水銀柱。重復(fù)測量誤差＜±10毫米水銀柱。對于空罐工藝質(zhì)量誤差的測量精度不低于百分之一毫米。
權(quán)利要求
1.一種罐頭真空度兩次對比測量方法，其特征是首先在實罐端面上測得H+Δy總+ΔX值，并設(shè)有為H總值，(其中，“H為蓋邊到蓋面中心高度值”，Δy總為空罐的誤差和，ΔX為實罐的真空變量)，然后用電磁力的作用在罐頭端面上加一個與內(nèi)真空負壓相反的作用力，將反作用力固定為一個常數(shù)值，并低于合格罐的真空負壓作用力，這時在端面上的真空負壓作用力是罐內(nèi)真空負壓作用力減去反作用力的差值，它對端面所產(chǎn)生的變形量為ΔX2=ΔX-ΔX1(ΔX1為端面在反作用力下的反變形量，ΔX2為正、反變形量之差)，在加反作用力時，進行第二次在實罐端面上測量，得H+Δy總+ΔX-ΔX1，設(shè)為H總′值，即有H總′=H+Δy總+ΔX-ΔX1=H+Δy總+ΔX2兩次測量數(shù)據(jù)經(jīng)計算處理即有H總-H總′=(H+Δy總+ΔX)-(H+Δy總+ΔX2)=ΔX-ΔX2=ΔX1這樣即得實罐端面在反作用力下的反變形量ΔX1，經(jīng)計算機處理即可得出相應(yīng)的罐內(nèi)真空度值。
2.一種罐頭真空度兩次對比測量儀，其特征是整機由測量頭和計算機控制處理機構(gòu)兩大部分組成，其中A、測量頭包括電磁作用力執(zhí)行機構(gòu)和位移傳感器兩大部分，電磁作用力執(zhí)行機構(gòu)由內(nèi)芯〔2〕、骨架〔3〕、線圈〔4〕、外圈〔5〕、內(nèi)層〔6〕、底板〔7〕和聯(lián)接器〔13〕組成，骨架〔3〕安裝在聯(lián)接器//〔13〕上，內(nèi)芯〔2〕嵌在骨架〔3〕上，內(nèi)層〔6〕安裝在外圈〔5〕內(nèi)，外圈〔5〕安裝在底板〔7〕上;位移傳感器由探頭〔1〕，導(dǎo)桿〔8〕、磁芯〔9〕、線圈〔10〕、頂桿〔11〕、彈簧〔12〕組成，探頭/〔1〕穿過內(nèi)芯〔2〕安裝在導(dǎo)桿〔8〕上，磁心〔9〕安裝在導(dǎo)桿〔8〕下，線圈〔10〕繞在磁芯上，在磁芯〔9〕下設(shè)置有頂桿〔11〕，頂桿下裝有彈簧〔12〕，整個裝置固定在底座〔14〕上;B、計算機控制處理機構(gòu)由激勵信號發(fā)生器、程控電流源、放大器、自動啟動裝置、分類控制接口、有源整流、中央處理器、顯示器、A/D、鍵盤和打印機組成，輸入信號分三路，由測量頭、放大器、有源整流器、A/D轉(zhuǎn)換器輸入測量的數(shù)據(jù)信號，自動啟動裝置輸入啟動信號，鍵盤輸入測量目的數(shù)據(jù)信號;輸出信號分四路，輸出電流數(shù)據(jù)控制程控電流源產(chǎn)生電磁反作用力，輸出分類信號控制傳遞分類執(zhí)行機構(gòu)，輸出各項數(shù)據(jù)到顯示器顯示，輸出測量結(jié)果到打印機打印。
全文摘要
罐頭真空度兩次對比測量法及測量儀。本發(fā)明屬于一種罐頭食品的檢測方法和檢測儀器，測量儀由測量頭和控制處理機構(gòu)組成，利用測量儀在實罐上進行兩次不同條件的對比測量來計算出罐頭中的真空度。該檢測方法簡單易行，測量儀對罐頭真空度的測量、計算和顯示精度、分辨率等，最高擋分辨率達1毫米水銀柱，最低擋分辨率達5毫米水銀柱，重復(fù)測量誤差小。
文檔編號G01L21/00GK1032705SQ8810574
公開日1989年5月3日 申請日期1988年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1988年6月29日
發(fā)明者唐明星 申請人:湖南省邵陽市鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)科技咨詢服務(wù)中心