CN103344675B - 食用油极性有害组分传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种食用油极性组分传感器，属于传感器技术领域。所述传感器包括外壳(6)和感应器，所述感应器包括感应电极(1)、电极基板(2)和电极保护膜(3)，其中，外壳下端的前面具有矩形开口，后面具有排胶孔；感应电极设置于电极基板上，电极保护膜设置于感应电极上，电极基板通过密封胶固定于外壳内，设置有保护膜的感应电极与矩形开口相匹配并暴露于外。本发明提供的食用油极性组分传感器，灵敏度高，质量稳定，维护方便。

Description

食用油极性有害组分传感器

技术领域

本发明涉及了一种食用油极性有害组分传感器，尤其是一种灵敏度高的食用油极性组分传感器，属于传感器技术领域。

背景技术

煎炸食品油是经常反复加热使用的，在高温加热时，油脂发生了热氧化反应、热聚合反应、热氧化聚合反应、热裂解反应和水解反应，产生了比正常植物油分子(甘油三酸酷)极性较大的一些成分，极性组分是甘油三酸酷的热氧化产物(含有酮基、轻基、过氧化氢基和梭基的甘油三酸醋)、热聚合产物、热氧化聚合产物、水解产物(游离脂肪酸、一酸甘油醋和二酸甘油醋)的总称。

极性组分含量国家的标准测量方法为柱层析方法，但是该方法在试验室内进行，操作复杂、测量周期长，无法实现现场的快速检测。

发明内容

为克服现有技术的缺点，本发明的发明目的是提供一种传感器和液体组分检测仪，所述传感器灵敏度高，所述检测仪能够实现现场快速准确检测。

为实现所述发明目的，本发明提供一种传感器，其包括外壳(6)和感应器，所述感应器包括感应电极(1)、电极基板(2)和电极保护膜(3)，其中，外壳下端的前面具有矩形开口，后面具有排胶孔；感应电极设置于电极基板上，电极保护膜设置于感应电极上，电极基板通过密封胶固定于外壳内，设置有保护膜的感应电极与矩形开口相匹配并暴露于外。

优选地，传感器还包括温度传感器(4)，所述的温度传感器设置于外壳内并通过密封胶固定。

优选地，温度传感器(4)为热敏电阻。

本发明的另一方面提供一种检测液体的组分的检测仪，所述的检测仪包括恒流源、热敏电阻、放大器、感应电极、信号发生器、多路复用器、增量调制器和微处理器，其中，恒流源给热敏电阻提供恒定电流信号，热敏电阻将恒定电流信号转换成第一电压信号；放大器用于放大第一电压信号；信号发生器用以给感应电极提供激励信号，感应电极用于将激励信号转换为第二电压信号；多路复用器从第一电压信号和第二电压信号中选择一路提供增量调制器；增量调制器用于将所选择的电压信号转换为数字信号以提供给微处理器，微处理器对增量调制器所提供的数字信号进行处理，给出液体的温度和组分含量。

优选地，在放大器和多路复用器之间设置有第一射极跟随器。

优选地，信号发生器为两个，其中一个信号发生器产生正弦波，另一个信号发生器产生方波。

优选地，产生正弦波的信号发生器与感应电极之间还设置有极性设置电路、第二射极跟随器和滤波器。

优选地，产生方波的信号发生器与感应电极之间还设置有第三射极跟随器。

现有技术相比，本发明提供的传感器灵敏度高，所述检测仪能够实现现场快速准确检测。

附图说明

图1A是本发明提供的传感器的侧向截面示意图；

图1B是图1A中圆I标记的放大的示意图；

图2是本发明提供的传感器的正向示意图；

图3是本发明提供的传感器的背向示意图；

图4是本发明提供的感应器的正面示意图；

图5是本发明提供的感应器的侧面截面示意图；

图6是本发明提供的食用油极性组分检测仪的示意图；

图7是本发明提供的极性设置电路；

图8是本发明采用的射极跟随器；

图9是本发明提供的低通滤波器；

图10是本发明采用的恒流源；

图11是本发明提供的同相放大器。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明，相同的附图标记表示相同的部件。

图1A是本发明提供的传感器的侧向截面示意图；图1B是图1A中圆I标记的放大的示意图；图2是本发明提供的传感器的正向示意图；图3是本发明提供的传感器的背向示意图。如图1-3所示，本发明提供的组分传感器包括外壳6、热敏电阻4和感应器，所述感应器包括感应电极1、电极基板2和电极保护膜3，其中，外壳下端的前面具有矩形开口，后面具有排胶孔7，电容器和热敏电阻分别通过导线8接于外电路。所述热敏电阻为铂电阻。感应电极贴于电极基板上，电极保护膜设置于感应电极上，电极基板通过密封胶固定于外壳内，设置有保护膜的感应电极与矩形开口相匹配并暴露于外。

图4是本发明提供的感应器的正面示意图。图5是本发明提供的感应器的侧面截面示意图。如图4-5所示，感应电极由同一块金属板或者辅金属层板按照图4的图案雕刻、光刻或者蚀刻而成，其包括第一形状的电极和第二形状的电极，第一形状的电极由在短边的中央开口的矩形金属片框和多个比矩形金属片框的长边短的第一金属片组成，多个第一金属片与不具有开口的金属框的短边垂直相连并均匀分布；第二形状的电极由第二金属片和多个第三金属片组成，多个第三金属片与第二金属片垂直相连并均匀分布；多个第一金属片与多个第三金属片在同一平面且相互交错设置，第一形状的电极引出端接于金属框的短边开口处，第二形状的电极引出端接于第二金属片的中央并从第一形状的电极的金属框的开口引出，第一形状的电极引出端和第二形状的电极引出端相平行。

由于采用了本发明提供的感应电极的结构，大大地扩大了极板间的相对面积，提高了电容值，从而提高了传感器的灵敏度。

图6是本发明提供的食用油极性组分检测仪的示意图。如图6所示，本发明提供的检测液体的组分的检测仪包括恒流源、铂电阻(热敏电阻)、同相放大器、第一射极跟随器、方波信号发生器、正弦波信号生生器、极性设置电路、第二射极跟随器、低通滤波器、第三射极跟随器、感应电极、多路复用器、增量调制器、数字滤波器、FLASH、EEPROM、显示器、键盘、状态指示器和微处理器，其中，恒流源给热敏电阻提供恒定电流信号，热敏电阻将恒定电流信号转换成第一电压信号，第一电压信号随热敏电阻的阻值变化而变化，热敏电阻的阻值随液体的温度变化而变化；同相放大器用于放大第一电压信号；第一射极跟随器用于对第一电压信号进行隔离。正弦波信号发生器产生正弦波信号，极性设置电路用于对正弦信号进行放大；第二射极跟随器用于对放大的正弦信号进行隔离；低通滤波器用于滤除高频。方波信号发生器产生方波信号，第三射极跟随器用于对方波信号进行隔离。感应电极用于将低通滤波器所输出的信号或者第三射极跟随器所输出的信号转换为第二电压信号，第二电压信号随感应电极的电阻或者电容变化而变化，感应电极的电阻或者电容随液体的极性组分的含量变化而变化；多路复用器根据微处理器的指令从第一电压信号和第二电压信号中选择一路提供增量调制器；增量调制器用于将所选择的电压信号转换为数字信号以提供数字滤波器，数字滤波器对数字信号进行滤波后通过总线提供给微处理器，微处理器对所输入的数字信号进行处理，给出液体的温度和组分含量。显示器用于显示液体的温度和组分含量。FLASH存储器用于存放检测仪的工作程序；EEPROM存储器用于存储用户设防定的工作程序；键盘用于用户输入指令；微处里器根据用户的指令将电容器的变化量和热敏电阻的变化量计算出食用油组分并送给显示器进行显示。指示器用显示检测仪的工作状态。方波信号发生器和正弦波信号发生器根据微处理器的指令进行工作，当感应器作为电阻，即测量液体的电导率时，正弦波发生器工作；当感应器作为电容，即测量液体的总介电常数时，方波发生器工作。

图7是本发明提供的极性设置电路。极性设置电路包括电阻R₁、R₂、R_W1、R_W2和运算放大器IC₁，其中，R_W2连接于运算放大器的输出端和反相输入端之间；运算放大器的同相输入端通过R_W1连接于地；V_CC通过电阻R₁连接于同相输入端；正弦波信号发生器的输出端通过电阻R₁连接于反相输入端。运算放大器IC₁的输出端向外提供信号。

图8是本发明采用的射极跟随器。第一、二和三射极随器均采用此电路。所述射极跟随器包括一个运算放大器IC₂，运算放大器IC₂的输出端连接于反相输入端，同相输入端接输入信号。

图9是本发明提供的低通滤波器。低通滤波器包括电阻R₃、R₄、C₁、C₂和运算放大器IC₃，其中，运算放大器IC₃的输出端连接于反相输入端；运算放大器的同相输入端通过C₂连接于地；信号输入端(射极跟随器的输出端)通过串联的R₃、R₄接于运算放大器的同相输入端；C₁接于运算放大器的反相输入端和串联的R₃、R₄的中间节点之间。通过运算放大器IC₃的输出端给感应电极提供正弦波信号。

本发明提供的检测仪中，当测量液体的电导率时，正弦波信号发生器的输出端经R₂连接于极性设置电路中的运算放大器IC₁的反相输入端；运算放大器IC₁的输出端连接于射极跟随器的同相输入端；射极跟随器的输出端连接于低通滤波器中的电阻R₃；低通滤波器的运算运算放大器IC₃的输出端连接于感应器的感应电极中的一个，感应电极中的另一个连接于多路复用器一个输入端。

当测量液体的总介电常数时，方波信号发生器的输出端连接于射极跟随器的同相输入端；射极跟随器的输出端连接于感应器的感应电极中的一个，感应电极中的另一个连接于多路复用器的一个输入端。测量液体的总介电常数和电导率共用一个感应器。

图10是本发明采用的恒流源。所述恒流源包括运算放大器IC₅、IC₆、IC₇和电阻R₉、R₁₀、R₁₁、R₁₂和R₁₃，运算放大器IC₅的输出端连接于反相输入端，同相输入端接正2.5V电源；运算放大器IC₆的输出端连接于反相输入端；运算放大器IC₆的输出端依次通过串联的电阻R₉、R₁₀连接于运算放大器IC₅的输出端；运算放大器IC₇的输出通过电阻R₁₂连接于反相输入端，反相输入端通过电阻R₁₁接于地，相同输入端连接于相串联的电阻R₉和R₁₀的中间节点，输出端通过电阻R₁₃连接于运算放大器IC₆的同相输入端。如此，就可以从运算放大器IC₇的输出端经电阻R₁₃向外提供恒定电流信号。

图11是本发明提供的同相放大器。所述同相放大器包括电阻R₅、R₆、R₇、R₈和运算放大器IC₄，其中，R₅连接于运算放大器的输出端和反相输入端之间；恒流源的两输出端的一端经电阻R₆接于运算放大器的同相输入端，另一端经电阻R₈接于运算放大器的反相输入端，热敏电阻R_X接于恒流源的两输出端之间；运算放大器的输出端通过电阻R₇连接于射极跟随器的同相输入端，射极跟随器的输出端连接于多路复用器的一个输入端。

将食用油极性有害组分传感器放入新鲜的食用油中，通过方波信号发生器给感应电极的一个电极加载激励电磁波，另一个电极检测接收电荷量，新鲜的食用油的极性有害组分的含量为常数，总介电常数为定值，通过感应器的电荷量是固定量。

将食用油极性有害组分传感器放入经过长时间煎炸的食用油中，通过方波发生器给感应器的一个电极加载激励电磁波，另一个电极检测接收电荷量，在长时间煎炸的食用油通过感应电极的电荷明显会增加。根据电荷量的变化值，即总介电常数的变化体现极性有害组分的变化，通过新鲜的食用油和长时间煎炸的食用油对比得到：

极性有害组分总含量＝(长时间煎炸的食用油的电荷量-新鲜的食用油的电荷量)/极性有害组分变化1％电荷量。

当将感应器的两个电极，插入溶液中，可以测出两电极间的电阻R，所述电阻与液体的电导率成比例变化。经过长时间煎炸的食用油的水份含量不同，其电导电导率也不同，因此感应电极的电阻也不同。用无水新鲜食用油和含有水份的食用油作对比，就能得到食用油中水份的含量。

以上几个参数综合反映出了食用油中极性有害组分总含量。

以上结合附图详细说明了本发明，但是本领域的普通技术人员应当明白，说明书仅是用于解释权利要求书的，而并不是对权利要求书进行限制，本发明的保护范围以权利要求书所记载的范围为准。

Claims (5)

1.一种检测液体的组分的检测仪，其特征在于，所述的检测仪包括恒流源、热敏电阻、放大器、感应电极、信号发生器、多路复用器、增量调制器和微处理器，其中，恒流源给热敏电阻提供恒定电流信号，热敏电阻将恒定电流信号转换成第一电压信号；放大器用于放大第一电压信号；信号发生器用以给感应电极提供激励信号，感应电极用于将激励信号转换为第二电压信号；多路复用器从第一电压信号和第二电压信号中选择一路提供给增量调制器；增量调制器用于将所选择的电压信号转换为数字信号以提供给微处理器，微处理器对增量调制器所提供的数字信号进行处理，给出液体的温度和组分含量，所述恒流源包括第一运算放大器（IC₅）、第二运算放大器（IC₆）、第三运算放大器（IC₇）、第一电阻（R₉）、第二电阻（R₁₀）、第三电阻（R₁₁）、第四电阻（R₁₂）和第五电阻（R₁₃），第一运算放大器（IC₅）的输出端连接于反相输入端，同相输入端连接于正电源；第二运算放大器（IC₆）的输出端连接于反相输入端，同时依次通过串联的第一电阻（R₉）、第二电阻（R₁₀）连接于第一运算放大器（IC₅）的输出端；第三运算放大器（IC₇）的输出端通过第四电阻（R₁₂）连接于反相输入端，反相输入端通过第三电阻（R₁₁）连接于地，同相输入端连接于相串联的第一电阻（R₉）和第二电阻（R₁₀）的中间节点，输出端通过第五电阻（R₁₃）连接于第二运算放大器（IC₆）的同相输入端。

2.根据权利要求1所述的检测液体的组分的检测仪，其特征在于，在放大器和多路复用器之间设置有第一射极跟随器。

3.根据权利要求2所述的检测液体的组分的检测仪，其特征在于，信号发生器为两个，其中一个信号发生器产生正弦波，另一个信号发生器产生方波。

4.根据权利要求3所述的检测液体的组分的检测仪，其特征在于，产生正弦波的信号发生器与感应电极之间还依次设置有极性设置电路、第二射极跟随器和滤波器。

5.根据权利要求4所述的检测液体的组分的检测仪，其特征在于，产生方波的信号发生器与感应电极之间还设置有第三射极跟随器。