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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,而牛奶成分的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。
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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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