Устройство измерения количественного состава пищевых продуктов

 

Сущность изобретения устройство со держит согласующий усилитель 1 два ре гулируемых масштабных усилитрлч 4 и 5 двз сумматора 6, 7 дзл логярш} тических ус и лителя8 9 вычитатель 10 инвертор И сгробируемый 1люч 2 3 блок задержки 16 блок 12 контроля значений ко эффициентсв масштабных УГИЛИгелей 1 ил

СО 03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИС1ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я)л G 01 N 24/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ у (21) 4865039/25 (22) 12.06.90 (46) 07.11.92. Бюл. М.. 41 (71) Северо-Западный заочный политехнический институт (72) А.Ф. Бабкин и А.А. Потапенко (56) Авторское свидетельство СССР

N 1402880. кл. G 01 N 24/08. 1988.

Авторское свидетельство СССР

N 1206662, кл. G 01 N 24/08, 1984.

„„50„„1774239 Al (54) У СТ Р О 1 1 СТ В 0 11 3 М Е Р Е Н И Я К О,г1 И Ч Е

СТВЕННОГО СОСТАВА ЧИ1ЦЕВЬ1;С ИРО

ДУКТОВ (57) Сущность изобретения: устройство содержит согласующий усилитель 1, два ре гулируемых масштабных усилителя 1 и 5. два сумматора 6, 7. два логарифмических у<-.илителя 8. 9. вычитэ1ель 10. инвергор 11, сгробируемый I:ëюч 2, корр".ля гор 3 блок задержки 16. блок 12 контроля значений коэффициентов масштабных усилителей. 1 ил.

1774239

Устройгтво предназначено для точного измере«ия отдельных протоносодер>кащих компонент пищевых продуктов в импульсных ЯМР-анализаторах, например содержания твердой жировой фазы в маслах и жирах, семенах масличных культур, определения содержания влаги в молочных продуктах. Может быть использовано в задачах гео< >изики, при исследовании недр земли методами переходных процессов, биологии. медицине и других областях науки.

Известны способы и устройства, позволяющие проводить количественный анализ гетерогенных систем, например пищевых продуктов, на основе измерения сигнала

rïàäý свободной индукции (СИ) с помощью

ЯМР-анализаторов, Сложность практической реализации устройства связана с необходимостью предварительного анализа неизвестного продукта для выбора параметров параметрического избирательного фильтра (ПИФ), а также сложность схемотехники.

Наиболее близко к предлагаемому устроиство измерения твердой фазы жира.

Устройство включает входной согласующий усилитель, выход которого подкл<очен к первому входу стробирующего ключа, второй вход которого подключен к выходу блока регулируемой задержки, и масштабный усилитель с регулируемым коэффициентом усилия, интегратор текущего сигнала, ком<аратор и индикатор состояния компаратора, отмечающий момент времени т<,при котором появляется вклад протонов очередной фазы.

При простоте технического решения рассмотренное устройство обладает некоторь<ми недостатками, главным из которых является то, что высокая точность измерения содержания протонных фракций возможна только при отношении сигнал-шум на входе усилителя 40 дБ, а также при отсутствии дестабилизирующих температурных и аппаратурных факторов, таких как стабильность однородности магнитного поля д Нв, стабильности коэффициента передачи усилительного тракта. условий возбуждения и т. и. Поэтому практически достаточная точность не превышает 5 — 7%.

Целью изобретения является повышение точности измерения за с <ет устранения влияния дегтабилизирующих температурных и аппаратурных факторов при низком о<но<де«ии сигнал-шум.

Со<ласно изобретени<о устройство дополнительно содержит коррелятор, например типа Хб-б, второй масштабный и:илитель с регулируемым коэффициентом

20

30

55 ходом всего устройства. Выходы блока задержки 16 соединены с управляющим входом стробируемого ключа 2, пусковым входом коррелятора 3, синхронизирующим входом микроконтроллер 15, пусковым вхо35

50 усиления, два аналоговых сумматора, два логарифмических усилителя, вычитатель, инвертор и блок контроля значений регулируемых коэффициентов усиления, выполненный по схеме, содержащей аналоговый коммутатор, выход которого подключен к аналого-цифровому и реобраэователю, цифровые выходы АЦП подключены к информационным входам микроконтроля, например типа МС2702, при этом выход блока задержки подключен к синхронизирующему входу микроконтроллера, пусковому входу аналого-цифрового преобразователя и стробирующему входу аналогового коммутатора, два других входа которого подключены к выходам логарифмических усилителей, причем выходы масштабных усилителей подключены соответственно к первым входам сумматоров, выход коррелятора подключен к вторым входам этих сумматоров, их выходы соединены с входами логарифмических усилителей, а выходы последних подключены к прямому и инверсному входам вычитателя. выход вычитателя соединен с входом инвертора, а выход последн его я вл я ется вы ходом устройства.

Устройство изображено на чертеже.

Оно включает входной согласующий усилитель 1, стробируемый ключ 2, коррелятор 3, два регулирующих масштабных усилителя 4, 5 типа Х6-6-3, два сумматора на операционных усилителях 6, 7 и логарифмических усилителя 8, 9, вычитатель 10, инвертор 11, блок контроля значений коэффициентов масштабных усилителей 12, состоящий из аналогового коммутатора 13, аналого-цифрового преобразователя 14 и микроконтроллера типа МС2702-15, блок задержки 16, причем выход входного согласующего усилителя 1 подключен к информационному входу стробирующего ключа, его выход соединен с обоими входами масштабных усилителей 4, 5 и входом коррелятора 3, выходь< масштабных усилителей подключены к первым входам сумматоров 6, 7, а выход коррелятора подключен к вторым входам этих сумматоров. Выходы сумматоров подключены к входам логарифмических усилителей 8, 9.

Выход первого логарифмического усилителя подключен к прямому. а выход второго— к инверсному входам вычитателя 10. выполненного на аналоговой интегральной схеме

К140-УД8. Его выход подключен к входу инвертора 11, а выход инвертора является вы1774239

Составитель Т.Торапкина

Техред М.Маргентал Корректор Н.Слабодяник

Редактор

Заказ 3923 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного коми<ета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303т>, ГЛоскт<а, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Произвпдствен««и <датель<:<.è<< кт>л<бт<н><т

Пате«т", г. Ужгород. уп.Гатаринл !01

Найдем сигнал, равный разности сигналов F <(0)m и Fz(0)m

С1

F3(0)m = F <(0)m " Fz(0)m — InC) (пС2 = In—

С2 5

Из последнего равенства следует:

С1,F3(O) (12)

С>

Используя (1) и (12), получим систему уравнений для 7=-0 10

С< — =а

Cz

С< + С = С (13) где положено: гз(о)ттт а = е; С = h(0)

Решая систему (13), получим;

CQ С

С1= — —, Cz— = — — -. (14) а+1 а+1

Контроль линейности функций у = 20

In F<*(7)l и у = In ) Fz*(7) при подборе значений коэффициентов усиления К1 и Kz можно проводить по известному критерию прохождения прямой через три точки . (7 р Vp) (7 я уч);(7 т, у, ) (15) 25

У< Уд Yq Уа

7т 7я 7я 7р где индексы р, q, г удовлетворяют условиям: р=0,1,2, ..., n-2;q=1,2, ...,n-1; r=2,3, ..., и; 0 < р < q < r < n (здесь n + 1 означает общее число измерений).

ЕСЛИ 7р —— Р Л 7; 7я = g Л 7; тт = Г Л 7, где h,7 — шаг измерений, то (15) мо>кт<о записать в виде

35 у . ус< р 9 (16) уя Ч р

Уравнение (14) определяет содержание компонент в суммарном сигнале ЯМР при нулевой задержке, т. е. непосредственна после окончания 90-градусного импульса.

Полученные расчетные формулы положены в основу разработанного измерителя количественного состава пищевь<х продуктов.

Формула изобретения

Устройство измерения количественного состава пищевых продуктов, содержащее входной согласующий усилитель, выход которого соединен с первым входом стробирующего ключа, второй вход которого соединен с выходом блока задержки, и масштабный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, о т л и а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет устранения влияния дестабилизирующих температурных и аппаратурных факторов при низком отношении сигнал/шум, в устройство дополнительно введены коррелятор, второй масштабный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, два сумматора, два логарифмических усилителя, вычитатель, инвертор и блок контроля значений регулируемых коэффициентов усиления, включающий аналоговый коммутатор, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем (АЦП), цифровые выходы которого соединены с информационными входами микроконтроллера, при этом выход блока задержки соединен с синхронизирующим входом микроконтроллера, пусковым входом АЦП, стробирующим входом аналогового коммутатора и первым входом коррелятора, второй вход которого и входы масштабных усилителей соединены с выходом стробирующего ключа. выходы масштабных усилителей соединены с первыми вхадами. сумматоров, вторые входы которых соединены с выходом коррелятора, выходы сумматоров соединены с входами логарифмических усилителей, выходы которых соединены с входами аналогового коммутатора и прямым и инверсным входами вычитателя, выход вычитателя соединен с входом инвертора, а выход последнего является выходом устройства.