CN101161589A - 一种液体灌装程度的检测控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种液体灌装程度的检测控制方法。它是由声音传感器、模拟/数字转换电路、数字处理电路与灌装管路上的电控阀门顺序电连接，声音传感器采集液体灌装时的声音信号，经模拟/数字转换电路后由数字处理电路分析识别出灌装容器中气柱部分的高度，通过电控阀门对液体灌装程度进行控制。该方法可以在检测容器中液体量的同时，方便地检测出容器是否将要被装满，从而实现自适应控制，尤其适用于缩口瓶的快速罐装。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测控制液体灌装程度的方法，尤其是能对常见饮料瓶等缩口瓶内液体的灌装程度进行识别控制。
背景技术
目前，公知的液体灌装程度的检测控制方法有以下几种：一般有管路流量检测、灌装重量检测、容积计量检测和液位高度检测这四大类，而每一类中又有若干具体的灌装方法。例如，容积计量检测就可以通过定容积活塞灌装法或时间流量灌装法来实现。而瓶装液体的液位高度检测通常是采用压力灌装、重力灌装和液面视觉检测灌装三种方法。
但是，使用以上的检测控制方法进行液体灌装必须首先确定液体的灌装量，然后将流过管道的液体量或容器中已有液体量与预定灌装量进行比较，当达到预定灌装量后停止灌装。如果需要灌装的液体量不确定或者灌装容器的容积大小不一致时，则很难进行控制或者需要不断地对预定灌装量进行调节。
发明内容
为了克服现有检测控制方法在预定灌装量不确定情况和预定灌装量经常变化情况下的不足，本发明提供一种检测控制方法，该方法不但能进行在预定灌装量的情况下对液体灌装进行检测控制，而且可以在不预定灌装量的情况下方便地检测控制容器中的液体灌装程度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将一个声音传感器固定在容器口附近对着容器口的中心点，声音传感器后端接一个模拟/数字转换电路，模拟/数字转换电路后连接数字处理电路，数字处理电路的另一端与一个能其驱动的电控阀门连接，该电控阀门直接控制灌装液路的通断。在进行液体灌装时，接通整个系统电路后，电控阀门处于打开状态，需要灌装的液体通过电控阀门灌入容器中，声音传感器开始采集声音并转为模拟电信号传向模拟/数字转换电路，模拟/数字转换电路将模拟电信号转换为数字处理电路能识别的数字电信号传给数字处理电路，数字处理电路通过将数字电信号代表的强度-时间数据转换为强度-频率-时间数据进行识别，从中提取出容器中气柱部分以固有频率振动所发声音的特征信号进行频率检测，当特征信号达到预定频率则发送电信号驱动电控阀门关闭，从而切断管路液流，完成一次容器灌装。若特征信号接近容器装满频率，系统也会发送电信号驱动电控阀门关闭，防止液体溢出。
本发明的有益效果是：可以在检测容器中液体量的同时，方便地检测容器是否将要被装满，从而实现自适应控制。同时通过声音信号进行检测，结构简单。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的电路原理图。
图2是本发明的第一个实施例结构图。
图3是本发明的第二个实施例结构图
图中1.电控阀门，2.灌装管路，3.灌装容器，4.声音传感器，5.模拟/数字转换电路，6.数字处理电路，7.电子计算机，8.驱动放大电路，9.AD/DA音频芯片，10.DSP数字信号处理电路。
具体实施方式
在图1中，声音传感器(4)、模拟/数字转换电路(5)、数字处理电路(6)与电控阀门(1)通过数据信号线串联，电控阀门(1)安在灌装管路(2)上可以控制液流通断，灌装容器(3)的上方开口位于灌装管路出口正下方。电路接通电源后，数字处理电路(6)驱动电控阀门(1)打开，灌装管路(2)中的液体开始灌入灌装容器(3)。同时，数字处理电路(6)对声音传感器(4)所采集经模拟/数字转换电路(5)后的信号进行分析，数字处理电路(6)通过将数字电信号代表的强度-时间数据转换为强度-频率-时间数据进行识别，由于灌装容器(3)中气柱部分以固有频率振动所发声音的强度明显强于其他频率的声音强度，所以可以通过比较被识别出来，对识别出的容器中气柱部分以固有频率振动所发声音的特征信号进行频率检测，如果特征信号频率超过预设频率则数字处理电路(6)输出另一个控制信号经驱动放大电路(8)放大后驱动电控阀门(1)关闭阀门，灌装结束。由于容器中气柱部分的固有频率与气柱高度成反变，当灌装容器(3)内的液面升高时，容器中气柱部分的高度降低，固有频率增大。当气柱部分的高度为零时，其固有频率的理论值为无穷大，所以数字处理电路(6)可以在容器中气柱部分特征信号频率超过设定的极大值时输出另一个控制信号关闭阀门来结束灌装，从而防止液体溢出。
在图2所示实施例中，声音传感器(4)、电子计算机(7)、驱动放大电路(8)与电控阀门(1)通过数据信号线串联，电子计算机(7)中包含有作为模拟/数字转换电路(5)的声卡和作为数字处理电路(6)的运算控制单元，由于计算机输出的控制电压不一定能驱动电控阀门(1)，所以中间要连接一个驱动放大电路(8)。灌装时，电子计算机(7)输出一个控制信号经驱动放大电路(8)放大后驱动电控阀门(1)打开，灌装管路(2)中的液体开始灌入灌装容器(3)。同时，电子计算机(7)对经声卡模数转换后的声音传感器(4)所采集信号进行分析，利用FFT(快速傅立叶变换)或STFT(短时傅立叶变换)算法将数据信号由强度-时间数据转换为强度-频率-时间数据。然后用气柱部分当前时刻的固有频率与预设频率比较，如果超过预设频率则电子计算机(7)输出另一个控制信号经驱动放大电路(8)放大后驱动电控阀门(1)关闭阀门，灌装结束。
在图3所示的另一个实施例中，声音传感器(4)、AD/DA音频芯片(9)、DSP数字信号处理电路(10)、驱动放大电路(8)与电控阀门(1)通过数据信号线串联，AD/DA音频芯片(9)作为模拟/数字转换电路(5)，DSP数字信号处理电路(10)作为数字处理电路(6)。
Claims (3)
1.一种液体灌装程度的检测控制方法，检测控制系统中声音传感器、模拟/数字转换电路、数字处理电路与灌装管路上的电控阀门顺序电连接，其特征是：通过分析灌装过程中的声音信号，识别出灌装容器中气柱部分的高度，从而对液体灌装程度进行控制。
2.根据权利要求1所述的检测控制方法，其特征是：灌装过程中的声音信号中，灌装容器中气柱部分会在液流冲击噪声和气泡噪声影响下做受迫振动，其振动在气柱固有频率附近的振幅最大，以此来识别声音信号中的气柱固有频率。利用气柱的固有频率与气柱高度的直接关系来检测灌装容器中气柱部分的高度，即灌装程度。
3.根据权利要求1所述的检测控制方法，其特征是：如果数字处理电路的电压或功率不足以驱动电控阀门，则数字处理电路与电控阀门之间增加驱动放大电路。
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2007
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