糖液浓度检测仪的设计与研究

　　食糖是人们生活中必不可少的重要食品。在制糖过程中，糖液浓度的高低，决定着糖质量的高低，若浓度控制不合理，不仅严重影响产品质量，还会加大能耗、降低生产效率，从而造成企业不必要的经济损失。目前，在制糖生产过程中，一部分企业采用人工观察的方法控制浓度，该法人为因素影响很大，准确度无法得到保障，经常会导致废糖的出现;除人工方法外，通过仪器检测主要有两种手段，分别为离线检测和在线检测。

　　离线检测，即提取生产过程中的样品，拿到实验室进行检测，然后将检测数据反馈给生产车间，从而指导生产。该方法目前被国内企业普遍采用，但技术含量低，效率低下，而且由于在样品的提取和转移过程中，外界条件已经发生变化，无法保证测量准确度。

　　在线检测，即通过现在检测技术手段，在煮糖生产过程中实时进行检测。由于生产与检测同步进行，所以避免了离线检测中存在的一些问题，将检测结果实时送入生产控制系统中，指导生产过程，有利于实现自动化。

　　1糖液浓度在线检测技术

　　由于糖液的特殊性及复杂性，适于在线检测的方法不多，主要有电导仪、射频法和光学法等。在国内，糖液浓度的在线测量技术，在目前还处于理论和实验探索阶段。上述几种方法各有特点，但都存在一些需要进一步解决的问题。采用电导仪，在测量浓度超过一定值后，准确度下降;采用射频法，存在积垢问题;笔者采用光学反射原理测量糖液浓度，利用糖液浓度变化时，反射光临界角改变的原理完成检测，具有较高的理论研究价值。

　　2糖液浓度检测仪设计

　　2.1糖液浓度检测仪系统框图

　　该检测仪山光电式浓度传感器检测糖液浓度，将浓度变化转化为电压输出，经过整形电路、除法电路、A/D转换电路，最终以数字信号的形式输出给计算机处理部分实现制糖生产的自动控制。系统框图如图 1 所示：

　　2.2 糖液浓度传感器

　　光电式糖液浓度传感器，由光学反射棱镜、光收发电路、检测电路三部分组成，发射管发射的光线通过光反射棱镜后，通过糖溶液，然后又进入接收管，并将信号反馈到检测放大电路中进行处理(如图2 所示)。

　　2.3 入射角的选择

　　本传感器是利用棱镜反射中，反射光振幅随反射界面液体的变化而变化的原理制成的。传感器光路如图 3 所示。对于界面 S1、S2发生反射的情况,Ein为入射光强，Eout为接收光强，可根据棱镜的折射率及糖液的折射率来确定入射光的入射角。

　　当选取的θi(入射角)略小于θc(全反射角)，浓度由小到大改变时，折射率增大，使 θc变大，则θi与θc的差别变大，反射率变小，导致反射光能量衰减变大，即检测到的反射能量减小。