专利名称：牛奶冰点测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子与计算机应用领域，特别涉及一种用于测定生鲜奶相对含水 率的冰点测试仪。
背景技术：
当今社会奶制品已是人们生活中十分普及的一种食品，其质量的好坏已成为人们 十分注重的重要内容。对于乳制品的生产企业来说，其作为原材料的牛奶的质量将对制成 品造成直接的影响。过度的掺水、掺杂不仅迫使企业补充生产工艺环节，增加生产成本，同 时也造成了能源的浪费。目前，检测牛奶相对含水率的国际通用方法是冰点法。这是因为 牛奶的冰点是一个比较稳定的物理量，不论掺水或掺杂，其冰点的变化都将十分明显。冰点是物质的固液相共存并且平衡时的一个临界温度。要测量牛奶的这个温度， 可以将牛奶奶样放到冷阱中，于冰点以下过冷，当乳样过冷至某一固定温度时，进行引晶， 结晶时析出热量，使乳样温度回升到最高点，并在短时间内保持恒定，构成冰点温度平台。 读取该温度即为乳样的冰点值。目前国内的同类仪器体积大、重量大、搅拌结晶质量不好，所以推广程度及利用率 较低，从一定层面上也影响了牛奶的全面质量检测。而国外设备，一方面其价格昂贵，另一 方面在功能上与国内实际使用情况不相适应。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足而提供一种体积小、重 量轻，结晶质量好的通过对牛奶冰点的测定来检测样品相对含水率的电子仪器。为了解决上述的技术问题，本实用新型的技术方案如下—种牛奶冰点测试仪，包括电源模块、温度测量平台、控制处理部件、壳体、人机对 话平台，控制处理部件与温度测量平台和人机对话平台连接，其特征在于，还包括用于使被 测液体均勻激振的超声激振装置，该超声激振装置与控制处理部件连接。所述的电源模块为开关电源。所述的超声波激振装置包括超声波换能器和超声波发生器，超声波换能器置于测 量平台后方。所述的温度测量平台包括用于盛放被测液体的试管和依次连接的测温传感器、升 降臂、测温电桥、运算放大器、A/D转换器，还包括与测温电桥、A/D转换器相连的标准电压 产生电路、置于试管外侧的半导体冷阱；测温传感器置于温度测量平台与超声波换能器的 中间。所述的升降臂通过蜗杆传动装置与步进马达连接。所述人机对话平台包括液晶显示屏、控制面板。所述测温传感器为高精度的玻璃珠型热敏电阻，采用高精度16位A/D转换器，并 用软件方式校正测温电桥，所述的标准电压产生电路采用了具有温度补偿的集成自控温稳
3压模块。所述的半导体冷阱采用了半导体制冷片来进行制冷，采用二级制冷方式，为了保 证测量的精密度，在冷阱温度控制中采用了闭环温度控制电路。用相应的软件来实现冰点平台的测定，使仪器的测量稳定度更高，可靠性更强，速 度更快，所述软件方式校正测温电路，包括两个方面一是将测温传感器置于冰水混合物 中，通过调整测温电桥的桥臂电阻将实测温度的对应A/D转换值调整到7FFFH (十六位进制 表示法)，完成调零；二是在用标准液校准时，在软件中根据实测值对原温度一电压曲线 作线性变换，建立新的温度一电压曲线。通过校准后一起进入正常工作状态，实测温度值 将根据软件建立的新曲线与A/D值一一对应。根据中国食品工业标准中GB/T-1995《牛乳检验方法》，本实用新型采用两种标准 液校准，即A标准液和B标准液。“A”校准液其FPD = 408m0C，“B”校准标准液其FPD为 600m°C。每天开机预热后一定要校准测定仪，当校准正常后方能检测牛奶的冰点值。本实用新型的优点是，采用了采用高效节能、体积小、重量轻的开关电源；用体积 小重量轻能使液体均勻振动的先进的超声波激振系统；升降臂用较先进的步进马达技术， 通过蜗杆传动升降臂，使升降臂的往返运动方向面与电机的转动方向面垂直，避免因外力 致使电机永久损坏。整机制造成本和使用成本都相对较低。

图1为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的另一结构示意图。图3为本实用新型的原理框图。图4为本实用新型程序流程图。图5为本实用新型的测定程序流程图。图6为本实用新型的超声波激振部件原理框图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下 面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。热敏电阻测量试样温度，通过测温电桥转化为电压信号，经放大后进行比较、计算 得出其冰点值，并转算为含水率。本仪器的主要技术性能指标如下测温范围0·0000°C -1. OOOO0C测温分辨率0.0001°C冰点测温精密度小于士4m°C试样量2.5 士 0. Iml检测时间2 3min工作环境温度10 30°C根据附图1，人机对话平台10包括液晶显示屏22、控制面板23、控制面板有多个触 摸式键盘14，对应各自的操作程序。[0034]根据附图2、附图3，牛奶冰点测试仪包括开关电源24、控制处理部件1、超声波激 振部件2，温度测量平台100、人机对话平台10、微型打印机102、壳体7。所述开关电源24 位与控制处理电路后方且靠近壳体7，其中控制处理部件1与超声激振部件2、温度测量平 台100、人机对话平台10、微型打印机102相连接，微型打印机102位于壳体7下部的右前 方，并且微型打印机102为选配器件。超声激振部件2包括超声发生器106和超声换能器 107，超声换能器107设置在温度测量平台100后方。温度测量平台100包括依次连接的高 精度测温传感器11、升降臂25、测温电桥、运算放大器、A/D转换器、与测温电桥、A/D转换器 相连的标准电压产生电路16，测温传感器11从温度测量平台100中间空心部分引出，测试 时，通过软件检测温度传感器温度值变化，并使超声波换能器107相应地对测试液进行超 声波辐射。所述的升降臂25是用较先进的步进马达技术，通过蜗杆控制升降臂25，使升降 臂25的往返运动方向面与电机的转动方向面垂直，避免了因外力致使电机永久损坏。为了 减小电机的体积，减轻整机重量，升降臂选用硬度较高，质量较轻的材料(如工程塑料等)。在试管14外侧设置半导体冷阱17，测温传感器11置于试管14内，距试管底部3 8毫米。在试管14和测量座19 (图中未示出)之间的空隙中含有不冻液便于传导热量。参见图4，为牛奶冰点测试仪的使用流程图，在整个校正和测量过程中的时间是通 过实时时钟控制部件109实现。首先接通测定仪后面的电源开关，预热20分钟(根据环境温度而定)。每次检测 前首先要进行校准。当显示屏22 “测温”变为“校A”，表示测定仪半导体冷阱17已达到工 作温度。测定仪已能进行检测。将2. 5+0. 1毫升“A”校准标准液注入试管后放入冰点测定仪的试管座19，按面板 23上的“校A”按键，带有热敏电阻的测温传感器11随升降臂25进入试管溶液中，校准开 始。在“校A”过程中，冰点机首先显示面板上显示“正在进行校A…”。约1分钟后超声波 换能器107快振试管14约2秒，测定仪测定温度测量平台100，同时进行校准。当显示屏 22显示“校A :-0. 4080”时，表示校准成功。此时升降臂25自动升起。如果显示屏22显示 “校A失败”或“是否拿错校准液”，则用“A”标准液重新校准。所测冰点值温度与A校准标准液的标准值误差不超过2m°C，可认为合格，进行下 一步骤，如超过2m°C，需重新校准。将2. 5+0. 1毫升“B”校准标准液注入试管后放入冰点测定仪的试管座19，按下面 板23上的“校B”按钮，测温传感器11随升降臂25进入试管14中，“校B”测试开始。以下 步骤同校“A”测试步骤。校准完毕，显示屏“校B”变为“校B:-0.6000”，表示校准成功。此时升降臂25自
动升起，等待下次测试。如果显示屏显示“校B失败”或“是否拿错标准液”，则应用“B”标准液重新校准。用2种标准液校准完毕后，即可检测奶样。将2. 5+0. 1毫升牛奶奶样注入试管后 放入冰点测定仪的试管座14，按面板23上的“启动”按键，升降臂25下降，测试开始。检测 完毕，升降臂25自动上升。液晶显示屏22显示牛奶奶样冰点值及其相对含水率。采用数据被保存在非易失性存储器108中，测定仪有微型打印机102端口，用户可 根据需要将测试结果单次或全部打印出来，也可以通过RS232接口与外部通信设备101连 接实现数据的转存。
5[0045] 如图5所示，超声波激振部件2通过控制处理部件1的控制信号使超声发生器106 驱动超声波换能器107启动，产生超声振动测试液，图6是超声波工作流程图。
权利要求一种牛奶冰点测试仪，包括电源模块、温度测量平台、控制处理部件、壳体、人机对话平台，控制处理部件与温度测量平台和人机对话平台连接，其特征在于，还包括用于使被测液体均匀激振的超声激振装置，该超声激振装置与控制处理部件连接。
2.根据权利要求1的牛奶冰点测试仪，其特征在于，所述的电源模块为开关电源。
3.根据权利要求1的牛奶冰点测试仪，其特征在于，超声波激振部件包括超声波换能 器和超声波发生器组成，超声波换能器置于温度测量平台后方。
4.根据权利要求1所述的牛奶冰点测试仪，其特征在于，所述的温度测量平台包括用 于盛放被测液体的试管和依次连接的测温传感器、升降臂、测温电桥、运算放大器、A/D转换 器，还包括与测温电桥、A/D转换器相连的标准电压产生电路、置于试管外侧的半导体冷阱； 测温传感器置于温度测量平台与超声波换能器的中间。
5.根据权利要求4所述的牛奶冰点测试仪，其特征在于，所述升降臂通过蜗杆传动装 置与步进马达连接。
6.根据权利要求1所述的牛奶冰点测试仪，其特征在于所述的人机对话平台包括液 晶显示屏、控制面板。
7.根据权利要求4所述的牛奶冰点测试仪，其特征在与所述的测温传感器为高精度 的玻璃珠型热敏电阻，采用高精度16位A/D转换器。
8.根据权利要求4所述的牛奶冰点测试仪，其特征在与所述的标准电压产生电路采 用具有温度补偿的集成自控温稳压模块。
9.根据权利要求4所述的牛奶冰点测试仪，其特征在与，所述的半导体冷阱采用了半 导体制冷片进行制冷，采用二级制冷方式，在冷阱温度控制中采用闭环温度控制电路。
专利摘要本实用新型公开了一种牛奶冰点测试仪，包括电源板、温度测量平台、控制处理部件、壳体、人机对话平台，控制处理部件与温度测量平台和人机对话平台连接，还包括用于使被测液体均匀激振的超声激振装置，该超声激振装置与控制处理部件连接。所述的超声激振部件包括超声波换能器和超声波发生器。本实用新型可以快速准确测量出牛奶奶样的冰点值，从而控制牛奶的收购质量及提高牛奶的检验质量，有助于提高奶制品的生产效率，并且由于本实用新型成品价格远低于进口设备，体积和重量都较之前的仪器更小，更便于在野外操作，因此本实用新型的推广应用，可降低奶制品的生产成本。
文档编号G01K7/22GK201662547SQ20102011855
公开日2010年12月1日 申请日期2010年2月25日 优先权日2010年2月25日
发明者吴维华, 李凤英, 王俊, 郭佳伟, 陈汉静 申请人:上海仪器仪表研究所