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牛奶成分快速检测技术研究与系统设计

作 者: 裴晓光
导 师: 于洋
学 校: 沈阳理工大学
专 业: 检测技术与自动化装置
关键词: 牛奶成分 快速检测 光散射 Mie散射理论
分类号: TS252.7
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 150次
引 用: 4次
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内容摘要


随着生活水平的提高,人们对牛奶的需求量不断增加,牛奶质量日益成为人们关注的焦点,而牛奶成分快速检测已成为食品安全领域的一个重要课题。本文在总结目前现有牛奶成分检测方法的基础上,将光散射测量技术应用到牛奶成分检测中,提出了一种快速检测牛奶成分的新方法。利用同时测量前向和侧斜向散射光的方法,检测牛奶中主要粒子的浓度,从而确定牛奶中主要成分的含量。本文首先分析了牛奶中的主要成分,并在此基础上,对光散射测量原理进行了比较深入的研究,基于Mie散射理论,建立了散射测量牛奶中主要成分粒子浓度的数学模型,论述了牛奶成分快速检测的原理。其次根据系统需求搭建了以ARM9和线列CCD为核心的牛奶成分快速检测硬件平台,并完成了基于Windows CE嵌入式系统的牛奶成分快速检测系统的软件设计。最后对检测系统进行了调试,并对其误差进行了分析。在完成系统设计的基础上,对牛奶进行了大量测量实验。实验结果表明,采用光散射测量方法,不仅可以对测量结果进行很好的物理解释,而且能对牛奶中蛋白质和脂肪浓度进行快速检测。实验数据表明,其测量精度和重复性误差都小于4%,满足牛奶成分快速检测的精度要求。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章 绪论  11-17
  1.1 课题研究的背景和意义  11-12
  1.2 牛奶成分含量检测方法的研究现状  12-14
  1.3 问题的提出  14-15
  1.4 可行性分析  15
  1.5 本文主要研究内容及论文结构  15-17
第2章 光散射测量的理论研究与牛奶成分分析  17-27
  2.1 光散射现象  17
  2.2 有关散射的几个物理量  17-19
    2.2.1 散射截面C_sca 与散射系数K sca  18
    2.2.2 吸收截面C_abs 与吸收系数K abs  18
    2.2.3 消光截面C_ext 与消光系数Kext  18-19
  2.3 Mie 散射理论  19-23
    2.3.1 Mie 散射理论的严格解  19-21
    2.3.2 Mie 散射理论的数值计算  21-23
  2.4 牛奶中主要成分分析  23-26
    2.4.1 牛乳的化学成分  23-24
    2.4.2 牛乳中的蛋白质  24-25
    2.4.3 牛乳中的脂肪  25-26
    2.4.4 牛乳的理化性质及其相对密度  26
  2.5 本章小结  26-27
第3章 牛奶成分快速检测原理  27-35
  3.1 牛奶成分快速测量原理  27-32
    3.1.1 测量装置  27-28
    3.1.2 测量原理  28-31
    3.1.3 数学模型  31
    3.1.4 颗粒数分布函数的计算  31-32
  3.2 侧斜向光电探测原件个数和角位置  32-33
  3.3 检测环境的确定  33-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章 牛奶成分快速检测系统的硬件设计  35-52
  4.1 系统结构整体设计  35
  4.2 系统的硬件设计  35-51
    4.2.1 CPU 核心电路设计  36-42
    4.2.2 光强检测电路设计  42-49
    4.2.3 进出样电路设计  49
    4.2.4 温度控制电路设计  49-50
    4.2.5 人机接口电路设计  50-51
  4.3 本章小结  51-52
第5章 牛奶成分快速检测系统的软件设计  52-66
  5.1 Windows CE 操作系统介绍  52-54
    5.1.1 Windows CE 系统特点  52
    5.1.2 Windows CE 系统结构  52-53
    5.1.3 Windows CE 的开发工具  53-54
  5.2 Windows CE 设备驱动  54-59
    5.2.1 流接口驱动介绍  56
    5.2.2 流接口设备驱动的架构  56-57
    5.2.3 流接口驱动的接口函数  57
    5.2.4 流驱动建立流程  57-59
    5.2.5 应用程序中调用流驱动接口函数  59
  5.3 系统软件设计及其实现  59-65
    5.3.1 牛奶成分快速检测系统软件的总体设计  59-60
    5.3.2 散射光强测量模块  60-62
    5.3.3 进出样和自动清洗模块  62-63
    5.3.4 温度控制部分  63
    5.3.5 人机接口部分  63-65
    5.3.6 优化算法计算牛奶主要成分浓度模块  65
  5.4 本章小结  65-66
第6章 系统调试与误差分析  66-74
  6.1 系统调试  66-69
    6.1.1 硬件整体调试  66-67
    6.1.2 流驱动调试  67-68
    6.1.3 软件的调试  68
    6.1.4 软硬件的联合调试  68
    6.1.5 牛奶成分快速检测系统的具体调试过程  68-69
  6.2 测试步骤  69-70
  6.3 实验数据分析  70-72
  6.4 实验误差分析  72-73
  6.5 本章小结  73-74
结论  74-76
参考文献  76-79
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果  79-80
致谢  80-81
附录  81-84
  附录 A  81-82
  附录 B  82-84
摘要  84-90
Abstract  90-98

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 食品工业 > 乳品加工工业 > 产品标准与检验
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