基于RBF神经网络的糖厂汽凝水微糖检测装置的研制

摘要

在食糖生产的过程中,需要使用大量煤炭和甘蔗渣等燃料,能源消耗巨大,而且产生的废水会对环境造成严重的污染。因此许多制糖企业开始回收利用煮糖工段中的蒸汽冷凝形成的高温汽凝水,通过将这些汽凝水作为补给水送入锅炉中,不仅达到了减排的目的,更能够提供热能,从而节约了能源。但是这些回收的汽凝水中往往会含有微量的糖分,若糖分含量超标(50ppm)的汽凝水被回炉使用,会对生产设备造成极大的安全隐患,因此必须对将要回炉使用的汽凝水中的糖分含量进行检测。而现阶段糖厂大多使用的仍是人工化学比色法进行微糖检测,因此本课题设计了一套基于TMS320F2812的汽凝水中微量糖分检测装置,为糖厂提供一种精确快速的微糖检测方法。
　　本文提出了一种通过检测汽凝水的介质损耗、电导和温度数据来测量其中微糖含量的方法。装置硬件系统中选用 DSP芯片 TMS320F2812作为装置的硬件核心,并包含了基于DDS技术的正弦信号发生电路作为装置的信号源,以高速片外 AD芯片为核心的信号检测电路,使用高精度数字温度传感器的温度检测电路,以及液晶显示模块电路和串行通信接口电路。系统软件算法上使用了傅里叶变换频谱分析法对介质损耗进行精确求取,并引入了RBF神经网络,通过网络训练与算法编程,确定了参数数据和被测汽凝水糖分含量的关系,从而达到了数据精确快速处理的目的。
　　本装置在设计完成后进行了对比实验,通过检测结果及检测过程的对比,证明了本装置在对汽凝水微量糖分检测中,测量结果精确度较高、测量速度快且操作方便,基本可以满足对0至50ppm浓度糖分的检测要求。

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第一章 绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2国内外研究发展现状

1.3课题的提出

1.4.研究工作的主要内容

1.5.本章小结

第二章 检测原理与系统的总体设计

2.1装置检测原理

2.2 介质损耗检测原理

2.3 电导检测原理

2.4温度检测原理

2.5系统的总体设计

2.6本章小结

第三章 基于RBF神经网络的数据处理

3.1 汽凝水数据检测收集

3.2人工神经网络

3.3 RBF神经网络算法

3.4 RBF神经网络训练

3.5训练网络的分析

3.6 本章小结

第四章 系统的硬件结构设计

4.1硬件系统的总体设计

4.2 微处理器模块

4.3正弦信号发生电路

4.4 信号检测模块

4.5 温度检测电路

4.6通信模块的设计

4.7液晶显示模块的设计

4.8 直流工作电源电路的设计

4.9本章小结

第五章 系统的软件设计

5.1系统软件的开发环境

5.2系统软件的总体设计

5.3系统初始化设计

5.4数据采集模块程序设计

5.5数据处理模块程序设计

5.6 RBF神经网络在DSP上的实现

5.7 液晶显示模块程序设计

5.8本章小结

第六章 实验结果

6.1实验方法

6.2实验数据与分析

6.3实验结论

6.4本章小结

第七章 总结与展望

7.1总结

7.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文