Способ определения консистенции пищевого продукта и устройство для реализации способа

Авторы патента:


Способ определения консистенции пищевого продукта и устройство для реализации способа
Способ определения консистенции пищевого продукта и устройство для реализации способа
Способ определения консистенции пищевого продукта и устройство для реализации способа
Способ определения консистенции пищевого продукта и устройство для реализации способа
Способ определения консистенции пищевого продукта и устройство для реализации способа
Способ определения консистенции пищевого продукта и устройство для реализации способа

 

G01N29/00 - Исследование или анализ материалов с помощью ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн; визуализация внутреннего строения объектов путем пропускания через них ультразвуковых или звуковых волн через предметы (G01N 3/00-G01N 27/00 имеют преимущество; измерение или индикация ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн вообще G01H; системы с использованием эффектов отражения или переизлучения акустических волн, например акустическое изображение G01S 15/00; получение записей с помощью способов и устройств, аналогичных используемым в фотографии, но с использованием ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн G03B 42/06)

Владельцы патента RU 2494388:

КРАФТ ФУДЗ Ар ЭНД Ди, ИНК. (US)

Изобретение относится к способу определения консистенции пищевого материала. Способ определения консистенции пищевого продукта содержит стадии, на которых осуществляют приложение вибрационного импульса с заданной частотой к пищевому материалу, измерение вибрационного отклика пищевого материала на вибрационный импульс и сравнение вибрационного отклика с опорной величиной, определенной перед измерением. Пищевой материал находится в жидком или полутвердом состоянии и содержится внутри контейнера. Устройство для определения консистенции пищевого материала содержит блок для генерирования вибрационного импульса, имеющий пьезоэлектрический исполнительный механизм, устройство для измерения вибраций, выполненное в виде виброметра, удерживающий механизм, содержащий контейнер для удерживания в нем пищевого материала или струну для прикрепления к ней пищевого материала, и анализатор для сравнения измеренных вибраций с опорной величиной, определенной перед измерением. Технический результат группы изобретений - повышение точности измерений, что позволяет обнаруживать незначительные изменения в вибрационном отклике. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу определения консистенции пищевого продукта посредством измерения его вибрационного отклика на контролируемый вибрационный импульс. Предлагается также устройство для использования в этом способе.

Уровень техники

Из уровня техники известно использование технологии измерения вибрации с целью определения массового расхода газа или жидкости. Когда трубу, через которую проходит поток текучей среды, приводят в колебательное движение в направлении, перпендикулярном направлению потока, то на трубу воздействуют силы Кориолиса. Измерение смещения трубы под действием этих сил обеспечивает возможность количественного определения массового расхода. Расходомер, основанный на этом принципе Кориолиса, раскрыт, например, в WO 89/04463. Описанное в нем устройство содержит проточное приспособление, такое как труба или трубопровод, возбуждающее устройство и несколько датчиков, расположенных в различных местах на проточном приспособлении. Когда через устройство проходит поток текучей среды, то возбуждающее устройство используется для приведения в колебательное движение потока, и измеряются колебания с помощью датчиков. Силы Кориолиса, возникающие за счет потока текучей среды, вызывают фазовый сдвиг колебаний в различных местах проточного приспособления. Величина фазового сдвига определяется с использованием двух датчиков, расположенных в различных местах, и задает непосредственную меру массового расхода через приспособление. Дополнительно к этому, такие расходомеры можно также использовать для количественного определения плотности текучей среды в потоке, поскольку резонансная частота проточного приспособления зависит от массы протекающего материала. Однако указанный выше способ ограничивается газообразными или жидкими материалами и не дает информации о консистенции материала.

В журнале Applied Rheology (Прикладная реология) 17, 2511-1-25111-7 (2007) приведено описание способа с использованием принудительных вибраций и лазерного эффекта Доплера применительно к мягким сельскохозяйственным продуктам. В этом способе измерения твердый пищевой продукт, такой как дыня, помещают на генераторе вибраций, например, на вибрационном столе, и тем самым вынуждают совершать колебательные движения. Вызываемые тем самым колебания продукта исследуют посредством измерения движения его поверхности с помощью лазерного доплеровского виброметра. Анализ резонансных пиковых частот дает модуль упругости продукта, который может быть полезен для оценки качества продукта, спелости или твердости.

В журнале Measurement Science and Technology (Измерительная наука и техника) 14 (2003) 451-462 приведено описание устройства для реологических измерений, содержащего отрезок трубы с парой магнитов, прикрепленных к ней, и парой катушек, установленных на опорной раме, которое используется для исследования параметров потока жидкостей. Отрезок трубы, содержащей протекающую жидкость, приводится в торсионные колебания с помощью электромагнитного возбуждения с использованием пары магнит/катушка в качестве исполнительного механизма, и затем колебательный отклик трубы снимают с помощью той же пары магнит/катушка. Фазовый сдвиг между возбуждающим сигналом и сигналом отклика измеряют и используют для определения резонансной частоты и затухания в пробе жидкости. Затем из этих двух параметров определяют комплексную вязкость жидкости с помощью теоретической модели.

Сущность изобретения

Первой целью изобретения является создание надежного не разрушающего и неинвазивного способа определения консистенции пищевого материала. Согласно второму аспекту, изобретение имеет целью создание устройства для реализации указанного способа. Эти цели достигнуты с помощью способа, имеющего технические признаки пункта 1, и устройства, имеющего технические признаки пункта 15 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.

Изобретение предлагает способ определения консистенции пищевого материала, содержащий стадии приложения, по меньшей мере, одного вибрационного импульса (такого как колебательное возбуждение, звуковой импульс или любой другой импульс, который служит для приведения в колебания или «сотрясения» пищевого материала) с частотой внутри заданного диапазона частот и с определенной длительностью во времени к пищевому материалу, измерения вибрационного отклика (такого как смещение, перемещение, колебания и т.д. пищевого материала) пищевого материала, по меньшей мере, на один вибрационный импульс, и сравнения вибрационного отклика, по меньшей мере, с одной опорной величиной, определенной перед измерением. При этом понятие «консистенция» относится к физическим и/или химическим свойствам (или к структуре) подлежащего исследованию пищевого материала, включая, но не ограничиваясь этим, твердость, плотность, вязкость, упругость, кристаллическая структура, гомогенность (например, сосуществование различных фаз или кристаллических структур), химический состав, молекулярный состав (микроструктура) и т.п. Подлежащий исследованию пищевой материал находится в жидком или полутвердом состоянии и/или содержится внутри контейнерного тела, такого как труба. Если измерения выполняются на пищевом материале, содержащемся в контейнерном теле, то пищевой материал может быть стационарным во время измерения, т.е. не в движении (например, потоке) относительно контейнерного тела. Для измерения указанного вибрационного отклика может быть достаточным единственный датчик. Измерение вибрационного отклика может включать, например, измерение частоты и/или амплитуды вибраций. Опорную величину можно определять перед измерением, например, посредством измерения вещества с хорошо известной консистенцией или посредством измерения подлежащего исследованию пищевого материала при определенном наборе хорошо заданных внешних параметров, таких как температура и давление. Вибрационный отклик зависит от различных параметров пищевого материала, таких как вязкость, плотность или консистенция (например, одновременное существование различных фаз в материале). Таким образом, способ, согласно изобретению, можно применять для мониторинга процесса затвердевания пищи, например, в полутвердых пищевых материалах в результате воздействия охлаждения или сжатия, посредством обнаружения изменений в консистенции в виде изменений в вибрационном отклике материала. Таким образом, можно идентифицировать и исключать неполное затвердевание пищи посредством регулирования времени охлаждения и/или температуры, например, в туннеле охлаждения или даже посредством изменения конструкции такого туннеля охлаждения. Таким образом, указанный способ можно применять, по меньшей мере, двумя путями. Во-первых, можно осуществлять оперативный мониторинг процесса изготовления. Во-вторых, указанный способ можно использовать для определения консистенции пищевого процесса путем изменения параметров процесса и/или конструкции машин и/или аналогичных параметров. Результаты, полученные с помощью указанного способа, можно использовать затем для определения подходящих параметров процесса, конструкции машин или аналогичных факторов.

С другой стороны, параметры затвердевания пищевого материала во времени дают ценную информацию о качестве и твердости материала. В этом случае достаточно измерять пищевой продукт еще в полутвердом состоянии без необходимости ожидания полной кристаллизации материала. Таким образом, способ, согласно изобретению, обеспечивает инструмент для определения заранее качества пищевого продукта перед завершением его изготовления.

Измерение является не разрушающим и неинвазивным и тем самым не вызывает никакого повреждения исследуемого пищевого материала. Поэтому способ можно использовать для проверки качества готовых пищевых продуктов или для контролирования пищевых свойств во время процесса изготовления. В первом случае способ можно применять, например, для проверки кондитерских изделий с наполнением, например, покрытых шоколадом бисквитов. Такое измерение может обеспечивать важную информацию о состоянии продукта, например, является ли покрытие полным и равномерным, или же поврежден ли бисквит в процессе изготовления (например, образование трещин, неполное слоение между двумя материалами). Во втором случае можно мгновенно распознавать изменения в структуре или консистенции и компенсировать их, посредством выбора подходящих параметров производственного оборудования, таких как температура и давление. Таким образом, можно поддерживать правильную работу производственной линии, особенно при высокой рабочей скорости линии. Жесткое контролирование параметров пищевого продукта особенно важно, когда процесс изготовления включает стадию комбинирования различных пищевых компонентов с изменяющейся структурой и/или консистенцией для обеспечения желаемого соотношения компонентов. Это относится, например, к так называемой разовой технологии в кондитерском деле, когда все составляющие наносятся в одной стадии изготовления и должна обеспечиваться, например, 50% доля заполнения, для плоских таблеток, изготавливаемых внутри одной стадии в режиме нанесения ленты (когда удлиненные заполненные кондитерские изделия изготавливаются посредством бокового движения экструдирующего пищевые продукты сопла с нанесением пищевого материала с помощью сопла), выполняемого постоянно с высоким уровнем скорости и с использованием неблагоприятной комбинации рецептов (т.е. с наполняющими и покрывными материалами с различными консистенциями и/или текучими свойствами). Дополнительно к этому, указанный способ можно также использовать для идентификации различных уровней включения газа в жидком или твердом материале, например, во время процесса деаэрации шоколада. Способ, согласно изобретению, применим к многообразным пищевым материалам, таким как сливочный сыр (например, для получения правильного уровня сливочности), соусы, подливки, любые виды эмульсий и суспензий, любые жидкости, твердые или жидкие наноструктуры, полунаноструктуры, выпечки (например, для мониторинга свойств теста) или пастообразные продукты с дополнительным распространением на косметические средства, такие как лосьоны или кремы, или на фармацевтические средства.

Использование контейнерного тела является особенно предпочтительным для экспериментов, зависящих от температуры и давления, поскольку это обеспечивает возможность точного управления этими внешними параметрами. Например, контейнер может быть соединен с охлаждающим или нагревающим устройством.

В одном варианте выполнения изобретения несколько вибрационных импульсов с различными заданными частотами и с заданными дискретными интервалами времени прикладывают к пищевому материалу и измеряют вибрационный отклик пищевого материала на каждый из вибрационных импульсов. Тем самым повышается точность способа, что позволяет обнаруживать небольшие изменения в вибрационном отклике.

Способ, согласно изобретению, может дополнительно содержать стадию определения частот и амплитуд резонансного режима пищевого материала. Изменения в пищевом материале могут влиять на частоты или амплитуды резонансных режимов пищевого материала или же на оба этих параметра. Посредством мониторинга двух параметров можно оптимизировать точность измерения. Процесс измерения может состоять из приложения вибрационных импульсов с различными заданными частотами к пищевому продукту, измерения вибрационного отклика пищевого продукта на каждый из вибрационных импульсов и построения графиков амплитуды колебаний вибрационных откликов в зависимости от частоты вибрационных откликов. При этом частоты и амплитуды вибрационных откликов можно извлекать из данных измерения с использованием способа анализа с преобразованием Фурье. В таком графике зависимости амплитуды от частоты можно идентифицировать пики резонансных режимов и определять их высоту и положение. Дополнительно к этому, из графика можно извлекать ширину линии резонансного пика (например, полную ширину на половине максимума), что дает дополнительную информацию о вибрационном отклике, в частности о затухании соответствующего вибрационного режима, и тем самым о консистенции исследуемого пищевого материала. Сравнение таких графиков в различные моменты времени, при различных температурах, давлениях, различных изменениях температуры или различных положениях в производственной линии раскрывает изменения в консистенции пищевого материала. В частности, результат такого сравнения не будет зависеть от таких факторов как текущая температура пищевого материала, если выполняется точное управление ею. Предпочтительно, получают точную информацию относительно консистенции. Кроме того, графики можно сравнивать с графиками материалов с хорошо известными параметрами консистенции.

Когда пищевой материал содержится в контейнерном теле, таком как труба, вибрационный импульс можно прикладывать, согласно другому варианту выполнения, к контейнеру и/или можно измерять вибрационный отклик посредством измерения смещения контейнерного тела (например, линейного смещения или перемещения контейнерного тела). Такая конфигурация особенно полезна для исследования жидкого пищевого продукта. Кроме того, при использовании, например, трубопровода или трубы в качестве контейнера для пищи, консистенцию пищевого материала можно измерять в потоке. Контейнер может иметь подвижные части, такие как мембраны, прикрепленные или интегрированные в его стенки, которые могут служить для приложения вибрационного импульса к пищевому материалу и для измерения вибрационного отклика пищевого материала. Кроме того, вибрационный импульс можно прикладывать непосредственно к пищевому материалу и вибрационный отклик пищевого материала можно измерять посредством измерения смещения контейнерного тела. С другой стороны, вибрационный импульс можно также прикладывать к контейнерному телу и измерять вибрационный отклик пищевого материала непосредственно на пищевом материале.

Исследуемым пищевым материалом может быть шоколад. В процессе «темперирования» шоколада, в котором жировая фаза шоколадной массы (в основном в масле какао) претерпевает фазовый переход из жидкого в твердое состояние (в противоположность темперированию с зернами, в обычном процессе темперирования используется лишь охлаждение и сдвиг для образования кристаллов), тщательное управление процессом охлаждения является важным для получения желаемой кристаллической структуры и концентрации. Большинство жиров, таких как масло какао, являются полиморфными и могут кристаллизироваться во множестве различных форм с различной стабильностью, а также различными физическими и химическими свойствами. В случае темперированного шоколада в жирной фазе материала присутствуют различные кристаллические структуры (или формы) в зависимости от ее тепловой предыстории.

До настоящего времени присутствие этих различных структур обычно обнаруживается с использованием дифракции рентгеновских лучей не разрушающим и неинвазивным способом. Однако использование способа дифракции рентгеновских лучей обычно ограничивается лабораторными условиями. Кроме того, этот способ не позволяет проводить измерения на действительном шоколаде, поскольку кристаллы сахара в шоколаде вызывают дифракцию рентгеновских лучей в той же области, что и жирные кристаллы. Данное изобретение предлагает альтернативный подход, который обеспечивает преодоление этой проблемы тем, что он позволяет исследовать консистенцию шоколадной массы в любой момент времени фазового перехода без необходимости нарушения темперированной массы или выполнения сложных приготовлений.

В других способах используются сигналы отклика после воздействия на пробы различных режимов с изменением температуры во времени с использованием полностью других принципов измерения. Они называются DSC (дифференциальная сканирующая калориметрия) и заключаются в измерении кривых темперирования.

В этом случае способ DSC обычно применяют в лабораторных условиях и получают изменения энтальпии (ΔН) во время охлаждения с различной скоростью охлаждения и последующего нагревания с заданной скоростью нагревания (ΔТ/Δτ, где ΔТ обозначает изменение температуры в заданный интервал времени Δτ). Таким образом, способ DSC позволяет связывать пики плавления с определенным диапазоном температуры. Информация, получаемая о кристаллической структуре, ограничена различием температур и энтальпий в результате плавления кристаллической фазы. Из этих измерений нельзя выводить дополнительную информацию о консистенции.

Измерение кривых темперирования широко используется в кондитерских операциях. Пробу размещают в изотермических условиях, охлаждают и регистрируют температуру. Полученный наклон температуры дает так называемый индекс темперирования (излишнее темперирование, хорошее темперирование, недостаточное темперирование и отсутствие темперирования) и точку перегиба в °С замеса. Из таких измерений нельзя извлекать информацию о кристаллической структуре или консистенции.

В частности, способ, согласно изобретению, можно использовать для мониторинга изменений консистенции такой темперированной массы при почти постоянных температурах обработки, что позволяет выполнять соответствующие регулирования времени охлаждения или температуры в устройстве темперирования. Способ, согласно изобретению, совместим с указанной выше существующей техникой измерения степени темперирования. Кроме того, способ можно применять на производственных линиях изготовления жидкого шоколада с целью поддержания постоянства потока шоколадной массы, поскольку образование новой внутренней консистенции можно идентифицировать в потоке. Кроме того, пищевой материал может быть также сложным составом или обволакивающей массой или кондитерской наполнительной массой. Как указывалось выше, когда в процессе изготовления пищевого продукта комбинируются различные пищевые компоненты с изменяющейся консистенцией (например, вязкостью, плотностью или структурой), то способ, согласно изобретению, можно применять для обеспечения желаемого соотношения компонентов, например, в разовой технологии в кондитерском деле. С другой стороны, при исследовании пищевых продуктов с покрытием можно использовать способ для получения информации о покрытии, такую как завершенность, наличие трещин и/или равномерность толщины.

В другом варианте выполнения исследуемый пищевой материал может иметь наноструктуру. В этом случае материал может быть в полутвердом состоянии с газообразными или жидкими включениями нанометрового масштаба. С другой стороны, пищевой материал может быть наножидкостью (нанотекучей средой), такой как, например, жидкость с распределенными в ней наночастицами. Способ, согласно данному изобретению, можно применять для обнаружения присутствия такой сверхмалой структуры и для получения информации о ее свойствах, что является трудным (или невозможным) с помощью обычных технологий без нарушения или даже повреждения материала.

Кроме того, способ, согласно изобретению, можно использовать для мониторинга процесса деаэрации пищевого материала. Например, при изготовлении шоколада, воздух может легко захватываться жидкой или полутвердой массой, например, в процессе размешивания или встряхивания материала. Захваченный воздух (или другой газ в зависимости от специальных производственных условий) может образовывать пузырьки, которые либо остаются в массе шоколада, приводя к снижению массы готового продукта, либо подниматься к поверхности шоколада, вызывая ее шершавость. Таким образом, при изготовлении высококачественного продукта важно минимизировать такие включения газа до допустимого уровня, например, в случае обработки высоким давлением для обеспечения улучшенной микробиологической стабильности. Однако при использовании обычной технологии невозможно определять с достаточной точностью количество воздуха (или другого газа), захваченного в пищевой продукт, без существенного вмешательства в производственный процесс. Эту задачу можно решать с помощью способа, согласно данному изобретению. В этом случае особенно предпочтительно, что измерения можно выполнять во время процесса изготовления, когда пищевой материал все еще находится в жидком или полутвердом состоянии без необходимости ожидания полного затвердевания продукта. Поэтому можно выполнять заключительные стадии процесса (например, темперирование в случае изготовления шоколада) лишь при достижении приемлемого уровня деаэрации. С другой стороны, способ, согласно изобретению, можно применять перед процессом изготовления с целью определения подходящих параметров процесса для получения готового продукта с желаемым количеством газовых включений. Однако данное изобретение не ограничивается процессами изготовления, в которых количество газовых включений необходимо удерживать на минимальном уровне, а может распространяться на исследование пищевого материала, для которого желательно контролируемое образование газовых включений, такого как шоколад с включенными воздушными пузырьками микрометрового масштаба. В этом случае можно применять способ для мониторинга, например, размера и распределения газовых пузырьков с целью обеспечения желаемой консистенции пищевого продукта.

В предпочтительном в настоящее время варианте выполнения пищевой материал является стационарным во время измерения, т.е. не движется (например, не течет) относительно измерительного приспособления (такого как контейнерное тело, если оно предусмотрено). Поэтому способ, согласно изобретению, можно использовать в массовом процессе изготовления. Кроме того, способ, согласно изобретению, можно использовать для исследования консистенции пищевого материала в различных местах внутри производственной линии. В этом случае подлежащий испытанию пищевой материал можно задерживать и изолировать от внешних влияний, например, посредством закрывания соответствующих клапанов, включенных в трубы или трубопроводы производственной линии. Такой процесс измерения можно выполнять в различное время и в различных местах производственной линии, что обеспечивает возможность непрерывного управления консистенцией пищевого материала.

В еще одном варианте выполнения, когда пищевой материал находится в жидком состоянии и содержится внутри контейнерного тела, таком как труба, пищевой материал может протекать через контейнерное тело. Хотя, как указывалось выше, применение способа, согласно изобретению, к стационарному пищевому материалу является предпочтительным в настоящее время, такой вариант выполнения изобретения может приносить преимущества. Например, указанный выше способ можно использовать для мониторинга потока пищевого материала в производственной линии. В этом случае любые колебания в структуре или консистенции можно мгновенно идентифицировать и соответствующим образом можно регулировать производственное оборудование для гарантии равномерного качества выпускаемого продукта при высокой рабочей скорости линии. Процесс нанесения можно снова запускать при завершении образования желаемой консистенции.

Направление потока пищевого материала может быть по существу перпендикулярным направлению прикладываемого вибрационного импульса и к направлению измерения вибрационного отклика пищевого материала. Эта геометрия обеспечивает возможность удобного и эффективного измерения, в частности, когда измерительное оборудование интегрировано в производственную линию.

Частота прикладываемого вибрационного импульса должна лежать в диапазоне 0-20 кГц, предпочтительно внутри диапазона 0-10 кГц. В этом частотном диапазоне вибрационные импульсы можно генерировать с помощью обычных способов, предпочтительно с использованием пьезоэлектрического исполнительного механизма, и вибрационный отклик можно измерять с использованием стандартных средств, предпочтительно виброметра. Поэтому стоимость оборудования можно удерживать на разумном низком уровне. Кроме того, использование пьезоэлектрического исполнительного механизма в комбинациях с виброметром обеспечивает возможность создания простого измерительного набора, который можно легко собирать и включать в производственную линию или линию обработки без создания помех окружающему оборудованию.

Способ, согласно изобретению, может дополнительно содержать стадию калибровки перед измерением. Эту стадию калибровки можно выполнять без пробы материала или с ней. Измерительную установку можно калибровать посредством измерения «калибровочного вещества» с хорошо известными параметрами материала, такими как вязкость и консистенция, или посредством измерения исследуемого пищевого материала для определенного набора хорошо заданных внешних параметров, таких как температура и давление.

Согласно второму аспекту данного изобретения, предлагается устройство для определения консистенции пищевого материала, при этом устройство содержит устройство для генерирования вибрационного импульса, такое как пьезоэлектрический исполнительный механизм, устройство для измерения вибраций, такое как виброметр, удерживающий механизм и анализатор для сравнения измеренных вибраций, по меньшей мере, с одной опорной величиной, определенной перед измерением. Удерживающий механизм содержит контейнерное тело для содержания в нем пищевого материала (такое как труба или трубопровод) или же струну, к которой можно прикреплять пищевой материал. Последнюю конфигурацию можно использовать, например, для исследования полутвердого пищевого материала, например, во время процесса затвердевания.

В одном варианте выполнения в анализаторе измеряются и сравниваются частоты и амплитуды резонансных режимов пищевого материала.

В другом варианте выполнения удерживающий механизм содержит контейнерное тело для содержания в нем пищевого материала, которое выполнено из устойчивого материала, предпочтительно металла, такого как нержавеющая сталь. Контейнерное тело, выполненное из такого материала, имеет то преимущество, что оно является стабильным внутри широкого диапазона температур и давлений, обеспечивая возможность выполнения детального изучения свойств пищевого материала при изменяющихся внешних условиях. Этот признак может быть важным, в частности, для слежения за процессами частичного затвердевания.

В другом варианте выполнения, в котором удерживающий механизм содержит контейнерное тело для содержания в нем пищевого материала, устройство дополнительно содержит датчик с чувствительным к вибрации компонентом, таким как мембрана, в котором датчик соединен с контейнерным телом так, что чувствительный к вибрации компонент реагирует на вибрации контейнерного тела. Затем измеряется вибрационный отклик пищевого материала посредством измерения смещения чувствительного к вибрации компонента датчика. Такой датчик можно надежно прикреплять к трубе или трубопроводу в производственной или обрабатывающей линии без каких-либо связанных колебаний, и он обеспечивает возможность локального измерения консистенции пищевого материала.

Краткое описание чертежей

Ниже приводится пояснение не имеющих ограничительного характера примеров и результатов экспериментов со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - устройство для определения консистенции пищевого материала, согласно первому варианту выполнения;

фиг.2 - график амплитуды колебаний в зависимости от частоты колебаний для вибрационного отклика излишне темперированного и не темперированного шоколада при идентичной температуре, измеренный с помощью устройства, согласно первому варианту выполнения;

фиг.3 и 4 - графики амплитуды колебаний в зависимости от частоты колебаний и времени для вибрационного отклика не предварительно кристаллизованного и предварительно кристаллизованного шоколада, соответственно, при идентичной температуре, измеренные с помощью устройства, согласно второму варианту выполнения;

фиг.5 - часть устройства для определения консистенции пищевого материала, согласно второму варианту выполнения, включающему датчик; и

фиг.6 - график амплитуды колебаний в зависимости от частоты колебаний для вибрационного отклика силиконового масла (АК 5000) и раствора глюкозы (GLC), измеренный с помощью устройства, согласно первому варианту выполнения.

Подробное описание предпочтительных в настоящее время вариантов выполнения

На фиг.1 показано устройство 10 для определения консистенции пищевого материала, согласно первому предпочтительному варианту выполнения. Исследуемый пищевой материал содержится внутри трубы 16, выполненной из нержавеющей стали. Устройство 10 может работать в режиме вне линии, когда пищевой материал неподвижен в трубе 16, или в оперативном режиме. В первом случае пищевой материал изолирован от внешних влияний посредством закрывания верхнего клапана 40 и нижнего клапана 42, которые включены в трубу 16. Во втором случае клапаны 40, 42 открыты, и пищевой материал протекает по длине устройства, входя в трубу через массовый вход 22 и покидая трубу 16 через массовый выход 24. Труба 16 может быть, например, частью производственной или обрабатывающей линии. Труба 16 закреплена в двух местах вдоль ее длины с помощью верхней опоры 18 и нижней опоры 20, и приводится в колебания в направлении, перпендикулярном ее продольной оси с использованием пьезоэлектрического исполнительного механизма 12. Колебательная часть трубы 16 является зоной между двумя опорами 18, 20. Смещение трубы 16 измеряется с помощью обычного виброметра 14, который можно размещать в разных местах вдоль устройства 10 с учетом природы волн отклика, вызванных разницей консистенции используемых пищевых материалов. Пьезоэлектрический исполнительный механизм 12 и обычный виброметр 14 соединены с платой персонального компьютера (не изображен). В процессе измерения можно прикладывать к трубе 16 несколько вибрационных импульсов с изменяющейся частотой с использованием пьезоэлектрического исполнительного механизма 12, и измерять вызываемое смещение трубы для каждого импульса с помощью виброметра 14. Затем анализаторный блок (не изображен) определяет частоту и амплитуду колебаний трубы для каждого приложенного вибрационного импульса. Таким образом, получают профиль изменения амплитуды в зависимости от частоты для заданного набора внешних параметров, таких как давление, температура, положение на производственной линии, точка удара (т.е. место приложения вибрационного импульса), форма и размер контейнера для пищевого материала и т.д. Любое изменение консистенции пищевого материала, которое может вызываться изменением внешних параметров или за счет взаимодействия пищевого материала с его окружением (например, охлаждение материала за счет теплообмена с окружением), отражается в соответствующем профиле зависимости амплитуды от частоты, который можно затем использовать для обнаружения изменений в свойствах пищевого материала.

На фиг.2 показаны характерные графики зависимости амплитуды от частоты для излишне темперированной и не темперированной шоколадной массы, которые были измерены при идентичных температурах в изотермических условиях с использованием указанного выше устройства 10 в режиме вне линии. Графики показывают явную разницу между профилями колебаний шоколадной массы, измеренными для образцов с различной тепловой и срезающей предысторией, которые наиболее проявляются вокруг центров резонансных пиков. В то время как все пики показывают заметное изменение высоты пиков для двух образцов, наблюдается также смещение между двумя пиками на частоте около 7700 и около 7800 Гц, соответственно. Таким образом, сравнение двух графиков (или лежащих в основе данных или выходных сигналов датчика) позволяет четко различать излишне темперированный и не темперированный шоколадный материал. Если известно примерное положение, по меньшей мере, одного из резонансных пиков для данного пищевого материала, то можно также идентифицировать изменение в консистенции с помощью одного измерения на частоте, близкой к центру этого пика. Если необходимо определять, например, является ли для данного набора внешних параметров шоколадный материал темперированным или нет, достаточно определить амплитуду колебаний шоколадной массы с идентичной температурой при частоте, например, вокруг 10800 Гц (см. фиг.2). Таким образом, можно быстро, надежно и несложно идентифицировать изменения в консистенции пищевого материала без разрушения или даже нарушения исследуемого материала.

На фиг.3 и 4 показаны графики зависимости амплитуды от частоты и времени для предварительно кристаллизованного и предварительно не кристаллизованного шоколада, соответственно, которые измерены при идентичной температуре (28°С) с интервалами времени 30 и с использованием устройства 10, согласно второму варианту выполнения (описание приводится ниже со ссылками на фиг.5) в режиме вне линии, т.е. обе пробы не протекают через трубу во время измерения. Такие графики можно использовать для мониторинга процесса затвердевания жидкого или полутвердого пищевого материала с получением важной информации о свойствах консистенции материала. В показанных на фиг.3 и 4 примерах, единственной разницей между двумя шоколадными материалами является наличие кристаллической структуры за счет разной тепловой предыстории шоколадного материала, для которого показан график на фиг.4. Это различие имеет важное значение для характеристик затвердевания двух материалов, которое отражается в соответствующих графиках. В то время как график зависимости амплитуды от частоты остается почти неизменным во времени (см. фиг.3), наблюдается явное изменение высоты пика как на частоте примерно 2, так и примерно 5 кГц для предварительно кристаллизованной шоколадной массы (см. фиг.4) на исследуемой шкале времени, которые отражают фазовые переходы материала. С другой стороны, эти данные (в частности, фиг.4) показывают, что способ, согласно изобретению, обеспечивает эффективный и чувствительный инструмент для мониторинга фазовых переходов и структурных изменений в жидких и полутвердых пищевых материалах. С другой стороны, показанные на фиг.3 и 4 примеры демонстрируют, что исследование характеристик затвердевания заданного образца пищевого продукта дает информацию о структурных деталях и тепловой предыстории образца. Поэтому данное изобретение можно применять для определения заранее структуры пищевого материала перед полным затвердеванием материала, что обеспечивает возможность ценного тестирования качества, например, во время процесса изготовления. Как показано на фиг.3 и 4, графики зависимости амплитуды от частоты двух шоколадных материалов имеют резонансные пики на частоте около 2 и около 5 кГц. В целом, обнаружение хорошо заданного вибрационного отклика исследуемого шоколадного материала является неожиданным открытием для этой системы из-за высокого уровня неравномерностей и низкого уровня концентрации доли включенного жира (примерно 1% жировой фазы становится твердым во время обычного темперирования). В частности, наблюдение резонансного режима при таких низких частотах является неожиданным, поскольку появление резонансных пиков обычно ожидается на более высоких частотах вплоть до ультразвукового диапазона для этого типа материала. Однако, как демонстрируют данные, показанные на фиг.2-4, для данного способа полностью достаточно выполнять измерения на частотах ниже 20 кГц, предпочтительно даже ниже 10 кГц. Этот диапазон частот легко доступен с помощью обычного измерительного оборудования, так что стоимость оборудования можно удерживать на низком уровне и минимизировать опасность нарушения или повреждения пищевого материала во время измерения.

На фиг.5 показана часть устройства 10 для определения консистенции пищевого материала, согласно второму предпочтительному варианту выполнения. Аналогично указанному выше первому варианту выполнения, пищевой материал содержится внутри трубы 16, где он может быть стационарным (режим вне линии) или протекать через устройство 10 (оперативный режим) через массовый вход 22 и выход 24. Кроме того, устройство 10 содержит пьезоэлектрический исполнительный механизм 12 и виброметр (не изображен). Дополнительно к этому, устройство 10, согласно второму варианту выполнения, содержит датчик 26, который окружает трубу 16 и закреплен на ней. Две мембраны 28, 30 прикреплены к датчику 26 с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном длине трубы 16, на заданное расстояние. Вибрационный импульс прикладывается к трубе 16 через первую мембрану 28 с использованием пьезоэлектрического исполнительного механизма 12. Возникающее в результате колебания трубы 16 вызывают колебания второй мембраны 30 с той же частотой и амплитудой, что и у самой трубы 18, и тем самым колебания трубы можно количественно определять посредством измерения колебаний второй мембраны 30 с помощью виброметра (не изображен). Колебательная часть трубы 16 по существу задана диаметром частей мембран 28, 30, которые находятся в контакте с трубой 16. Датчик 26 можно прикреплять к трубам 16 или трубопроводам в различных местах производственной или обрабатывающей линии без каких-либо связанных колебаний, что обеспечивает возможность локального измерения консистенции пищевого материала. Датчик 26 предпочтительно выполнен из металла, такого как нержавеющая сталь, для обеспечения высокой теплопроводности. Поэтому нагревательное или охлаждающее устройство (такое как электрический нагреватель или охлаждаемый теплообменник, не изображены) может быть соединено с датчиком 26, так что можно изменять температуру исследуемого пищевого материала и можно изучать воздействие температуры на консистенцию пищевого материала. Такой набор особенно полезен для подробного исследования процессов затвердевания, например, после процесса темперирования шоколада.

На фиг.6 показан график амплитуды колебаний в зависимости от частоты колебаний для вибрационного отклика силиконового масла (АК 5000 фирмы Wacker-Chemie GmbH) и раствора глюкозы (GLC), измеренного с помощью устройства, согласно первому варианту выполнения. Силиконовое масло и раствор глюкозы имеют идентичную вязкость (4,42 Па с), но разные плотности (950 г/л для АК 5000 и 1353 г/л для GLC). Как показано на фиг.6, графики двух измеренных материалов значительно различаются пиковой амплитудой и частотой. Способ измерения, согласно изобретению, является чувствительным к различиям химического состава и молекулярной структуры исследуемой системы и его можно применять для обнаружения даже небольших изменений консистенции, которые происходят на микроскопическом (молекулярном) уровне. В частности, как показано на фиг.6, эти изменения консистенции не обязательно должны относится к различной вязкости, но могут относиться, например, к различной плотности. То же можно ожидать для различных кристаллических структур, молекулярных структур и т.д.

1. Способ определения характеристик консистенции пищевого материала, имеющего изменяющиеся характеристики консистенции, содержащий:
приложение, по меньшей мере, одного вибрационного импульса с частотой внутри заданного диапазона частот и с заданной длительностью во времени к испытываемому образцу пищевого материала внутри контейнера для создания, по меньшей мере, одного экспериментального вибрационного отклика;
измерение, по меньшей мере, одного экспериментального вибрационного отклика испытываемого образца, по меньшей мере, на один вибрационный импульс; и
сравнение, по меньшей мере, одного экспериментального вибрационного отклика, по меньшей мере, с одной опорной величиной вибрационного отклика, полученной, по меньшей мере, от одного калибровочного образца пищевого материала, имеющего известные характеристики консистенции, с определением тем самым характеристик консистенции испытываемого образца, при этом множество вибрационных импульсов с изменяющимися заданными частотами и заданными дискретными интервалами времени прикладывают к испытываемому образцу и измеряют множество экспериментальных вибрационных откликов испытываемого образца и определяют частоты и амплитуды резонансных режимов испытываемого образца и используют частоты и амплитуды резонансных режимов вместе с экспериментальными вибрационными откликами испытываемого образца для определения характеристик консистенции испытываемого образца.

2. Способ по п.1, в котором контейнер является технологическим трубопроводом, при этом, по меньшей мере, один вибрационный импульс прикладывают к технологическому трубопроводу, и при этом измеряют, по меньшей мере, один экспериментальный вибрационный отклик испытываемого образца с использованием смещения технологического трубопровода.

3. Способ по п.1, в котором пищевой материал является шоколадом или содержащим шоколад пищевым продуктом.

4. Способ по п.2, в котором пищевой материал является шоколадом или содержащим шоколад пищевым продуктом, при этом технологический трубопровод включен в обрабатывающую линию для изготовления пищевого материала, и при этом определение характеристик консистенции пищевого материала используют для мониторинга обрабатывающей линии.

5. Способ по п.1, в котором пищевой материал имеет наноструктуру.

6. Способ по п.2, в котором технологический трубопровод включен в обрабатывающую линию деаэрации, и при этом определение характеристик консистенции испытываемого образца используют для мониторинга обрабатывающей линии деаэрации.

7. Способ по п.3, в котором пищевой материал является стационарным в технологическом трубопроводе во время определения характеристик консистенции испытываемого образца.

8. Способ по п.3, в котором пищевой материал протекает в технологическом трубопроводе во время определения характеристик консистенции испытываемого образца.

9. Способ по п.3, в котором направление потока пищевого материала в технологическом трубопроводе является, по существу, перпендикулярным, по меньшей мере, одному прикладываемому вибрационному импульсу и, по меньшей мере, одному из измеряемых экспериментальных вибрационных откликов испытываемого образца.

10. Способ по п.1, в котором заданный диапазон частот равен или меньше 20 кГц.

11. Способ по п.1, в котором заданный диапазон частот равен или меньше 10 кГц.

12. Способ по п.1, в котором, по меньшей мере, один вибрационный импульс генерируют с помощью пьезоэлектрического исполнительного механизма, и в котором, по меньшей мере, один экспериментальный вибрационный отклик измеряют с помощью виброметра.

13. Устройство для определения характеристик консистенции пищевого материала, имеющего изменяющиеся характеристики консистенции, содержащее
устройство для генерирования вибрационного импульса для испытываемого образца пищевого материала,
устройство для измерения экспериментального вибрационного отклика испытываемого образца пищевого материала на вибрационный импульс, контейнер для удерживания испытываемого образца во время как генерирования вибрационного импульса, так и измерения экспериментального вибрационного отклика испытываемого образца, и
анализатор для сравнения экспериментального вибрационного отклика испытываемого образца с одним или несколькими опорными вибрационными откликами, определенными с использованием калибровочного образца пищевого материала, имеющего известные характеристики консистенции, с определением за счет этого характеристик консистенции испытываемого образца, при этом генераторное устройство выполнено с возможностью генерирования множества вибрационных импульсов с изменяющимися заданными частотами и заданными дискретными интервалами времени, измерительное устройство выполнено с возможностью измерения множества экспериментальных вибрационных откликов испытываемого образца, и технологический трубопровод включен в обрабатывающую линию для изготовления пищевого материала, причем определение характеристик консистенции пищевого материала используется для мониторинга обрабатывающей линии.

14. Устройство по п.13, в котором генераторное устройство является пьезоэлектрическим исполнительным механизмом, а измерительное устройство является виброметром.

15. Устройство по п.13, в котором генераторное устройство является пьезоэлектрическим исполнительным механизмом, а измерительное устройство является виброметром.

16. Устройство по п.13, в котором генераторное устройство является пьезоэлектрическим исполнительным механизмом, а измерительное устройство является виброметром.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для контроля технического состояния колесной пары железнодорожного транспорта при его движении по рельсовому пути.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения влажности. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оценки технического состояния работающего длительное время силового высоковольтного энергетического оборудования.

Изобретение относится к способу и устройству для классификации генерирующих звук процессов, например, звуковых сигналов, которые генерируются при рабочих процессах машины или при химических процессах установки.

Изобретение относится к области медицинского приборостроения, в частности к устройствам для ультразвуковой эхо-локации внутренних органов. .

Изобретение относится к области неразрушающих методов контроля биологических объектов. .

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может найти применение при выявлении нарушений соединения полимерного покрытия с металлическими трубами.

Изобретение относится к области геоакустики и может быть использовано для определения расположения трубопровода, находящегося в грунте и имеющего запорно-регулирующую аппаратуру.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано для измерения механических напряжений в одно- и двухосном напряженном состоянии конструкционных материалов эхо-импульсным методом на основе явления акустоупругости с помощью сдвиговых и продольных волн, распространяющихся по нормали к плоскости действия напряжений.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для абляции ткани. Устройство содержит катетер с излучателем энергии и фотоакустическим датчиком. Излучатель энергии испускает луч внутрь целевого участка ткани для образования в ней участка поражения. К катетеру прикреплен надувной баллон, окружающий, излучатель энергии и фотоакустический датчик. Баллон наполнен оптоакустической передающей средой. Излучатель энергии также испускает фотовозбуждающий луч внутрь целевого участка ткани. Фотоакустический датчик определяет фотоакустический отклик ткани. Система для абляции содержит систему управления абляцией и устройство для абляции, при этом излучатель энергии управляет системой управления абляцией для испускания луча, иссекающего ткань, и испускания фотовозбуждающего луча. Устройство для абляционной терапии ткани, кроме того, содержит контроллеры, управляющие излучателем энергии, и монитор. Использование изобретения позволяет определить образование участка абляционного поражения в реальном времени с помощью фотоакустического эффекта. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

Использование: для сравнительной оценки свойств материалов. Сущность заключается в том, что осуществляют инденторное нагружение исследуемых материалов, регистрацию сигналов акустической эмиссии в процессе нагружения, обработку сигналов акустической эмиссии и выявление параметра сигналов, информативного за физико-механическую характеристику материала и, соответственно, за эксплуатационное свойство изделия, выполненного из данного материала, при этом в качестве информативного параметра сигнала используют энергию импульсов акустических сигналов, а сравнение эксплуатационных свойств изделий, выполненных из разных исследуемых материалов, производят по величинам накопленной энергии импульсов за время нагружения, в том числе по величине угла наклона касательной на графике зависимости «накопленная величина энергии сигналов - время нагружения материала». Технический результат: повышение производительности оценки свойств материала и расширение технических возможностей, а именно возможность применения способа для оценки коррозионной стойкости материалов с покрытиями. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Использование: для дефектоскопии и толщинометрии при исследовании различного рода материалов. Сущность: заключается в том, что пьезоэлектрический преобразователь содержит герметичный корпус с демпфирующим веществом, пьезоэлементы, установленные внутри корпуса и расположенные в корпусе симметрично относительно акустической оси преобразователя, и линзу, сопряженную с пьезоэлементами со стороны излучающей поверхности пьезоэлементов, при этом пьезоэлементы расположены под острым углом к акустической оси пьезоэлектрического преобразователя, акустические оси пьезоэлементов пересекаются между собой на продольной оси преобразователя в направлении излучения преобразователя, причем пьезоэлементы имеют относительно продольной оси преобразователя попарно одинаковую форму, с электродами на их противоположных поверхностях, подключенными к электрическому герметичному разъему, вектор поляризации всех пьезоэлементов направлен либо в сторону излучения, либо в сторону демпфирующего вещества, электроды пьезоэлементов, расположенные с одной стороны, последовательно электрически соединены между собой, акустические оси всех пьезоэлементов расположены в одной плоскости, проходящей через продольную ось преобразователя, а линза выполнена общей для всех пьезоэлементов или состоит из отдельных секций, соединенных между собой в местах сопряжения связующим веществом, например клеем или полимерным компаундом. Технический результат: увеличение длины рабочей зоны пьезоэлектрического преобразователя и расширение его диаграммы направленности. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Использование: для идентификации водородного охрупчивания легких сплавов на основе титана. Сущность заключается в том, что измеряют зависимость скорости распространения ультразвуковой волны в легких сплавах от содержания в них водорода. Способ отличается тем, что на поверхности металла устанавливают источник и приемник акустического излучения, измеряют скорость распространения УЗ волн в зависимости от углового положения источника и приемника, изменяют расстояние между приемником и датчиком излучения, и при каждом изменении расстояния и угла находят максимальную скорость УЗ волн, соответствующую определенному содержанию водорода в металле, и по эталонной зависимости скорости УЗ волн от концентрации водорода в металле находят концентрацию водорода, соответствующую водородному охрупчиванию легкого сплава. Технический результат: увеличение точности идентификации водородного охрупчивания легких сплавов на основе титана. 3 ил.

Использование: для контроля коррозии. Сущность: заключается в том, что при моделировании поверхности объекта, используя ультразвуковые волны, передаваемые вдоль поверхности, выполняют этапы на которых: передают ультразвуковые волны по путям вдоль поверхности и определяют время распространения ультразвуковых волн по путям. По меньшей мере, некоторые из ультразвуковых волн показывают моду S0 и имеют скорость, зависящую от частоты. Скорость (с) является относительно высокой для частот вплоть до первой точки перегиба (ВР1), уменьшаясь относительно быстро для частот между первой точкой перегиба (ВР1) и второй точкой перегиба (ВР2), и относительно низкой для частот за второй точкой перегиба (ВР2). Ультразвуковые волны имеют частотный диапазон, который лежит в или ниже первой точки перегиба (ВР1). Технический результат: повышение достоверности получаемых данных при выполнении контроля коррозии. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

Использование: для ультразвукового моделирования. Сущность: заключается в том, что получение температурной модели поверхности (3) объекта (2) с использованием ультразвуковых преобразователей (4, 5) содержит этапы, на которых итерационно корректируют температурную модель с использованием измеренных значений времени прохождения ультразвуковых волн и их основанными на модели прогнозами. Ультразвуковые волны, используемые для температурной модели, предпочтительно представляют собой по существу недисперсионные ультразвуковые волны. Способ может дополнительно содержать уровневую модель поверхности (3), причем уровневую модель получают с использованием по существу дисперсионных ультразвуковых волн и корректируют с использованием температурной модели. Технический результат: обеспечение возможности создания температурной модели поверхности, способной выявлять локальные температурные вариации поверхности с повышенным пространственным разрешением. 5 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Использование: для определения упругих констант делящихся материалов при повышенных температурах. Сущность заключается в том, что установка для определения упругих констант делящихся материалов при повышенных температурах содержит звуководы, снабженные акустическими изоляторами, между концами звуководов размещен образец из делящегося материала, а на противоположных коцах установлены пьезоэлектрические преобразователи, соединенные с генератором и регистрирующей аппаратурой, при этом образец и часть звуководов окружены нагревателем и помещены они в вакуумную камеру, при этом образец соединен с термопарой, вакуумная рабочая камера помещена в герметичный перчаточный бокс и имеет рубашку охлаждения и протоки охлаждения проточной водой. Технический результат: обеспечение возможности проведения ультразвуковых резонансных испытаний делящихся материалов при повышенных температурах, получение значений модуля нормальной упругости и коэффициента Пуассона в зависимости от температуры в диапазоне температур 20-600°C, с одновременной защитой персонала и окружающей среды от воздействия испытуемых делящихся материалов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Использование: для контроля конструкций с использованием ультразвука в пространствах с малым зазором. Сущность: заключается в том, что контрольный сканер [1000] имеет низкопрофильное строение, предназначенное для вхождения в узкие пространства и контроля конструкций [10], например сварных соединений [13]. Узлы колесной рамы [1100, 1200] перемещают держатель зонда в сборе [1110] с ультразвуковой (US) решеткой [1400], которая испускает ультразвуковые лучи через конструкцию [10] и принимает отраженные звуковые волны. Держатель зонда в сборе [1110] вытягивается, и ультразвуковой луч отклоняется для контроля в узких местоположениях. Узлы колесной рамы [1100, 1200] катятся на колесах [1140, 1240], которые приводит в движение блок кодирования [1250]. Блок кодирования [1250] обеспечивает определенные местоположения для принятых звуковых волн относительно сварного шва. Местоположения и принятые звуковые волны используются для восстановления сигнала, показывающего дефекты внутри конструкции [10]. Колеса [1140, 1240] могут быть магнитными, чтобы удерживаться на контролируемой конструкции [10]. Тормозная система [1600] может применяться для удержания контрольного сканера [1000] в заданном местоположении. Технический результат: обеспечение возможности контроля узких пространств. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.
Использование: для неразрушающего контроля труб. Сущность изобретения заключается в том, что излучают внутрь трубы с одного ее конца серию повторяющихся зондирующих акустических сигналов, разделенных интервалами времени между их повторами в серии, детектируют с помощью микрофона отраженные от дефектов внутреннего объема трубы сигналы, измеряют отраженные сигналы и усредняют результаты по всем измерениям серии сигналов, определяют характер дефекта по амплитудно-временным характеристикам усредненного сигнала, при этом длительность интервалов времени между повторами зондирующих акустических сигналов в серии изменяют от сигнала к сигналу в серии таким образом, чтобы интервал времени перед каждым последующим сигналом отличался от предыдущих интервалов времени на величину не менее длительности зондирующего акустического сигнала. Технический результат: обеспечение возможности исключения влияния посторонних шумов и реверберации на результат измерения.

Использование: для контроля перемешивания среды в виде сырой нефти в резервуаре. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе перемешивания поочередно каждым обратимым электроакустическим преобразователем излучают широкополосный акустический сигнал через среду к другим обратимым электроакустическим преобразователям, принимают и преобразуют эти сигналы другими, за исключением излучившего этот широкополосный акустический сигнал, обратимыми электроакустическими преобразователями в соответствующие принятые электрические сигналы, при этом обработку принятых электрических сигналов осуществляют путем вычисления взаимных корреляционных функций каждого из принятых электрических сигналов с широкополосным электрическим сигналом, вычисляют общую ширину корреляционных откликов, о завершении перемешивания нефти судят по стабилизации общей ширины корреляционных откликов. Технический результат: повышение точности выявления неоднородностей среды, а также повышение точности определения степени перемешивания. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх