一种基于CCD图像检测技术的自动密度仪

摘要

一种基于CCD图像检测技术的自动密度仪，其特征在于：它包括U型玻璃比色，压电位移器装在所述U型玻璃比色皿安装座上，LED光源的出射光路上设置有聚光透镜，所述LED光源发出的白光通过聚光透镜变成平行光出射后照射在U型玻璃比色皿底部的被测样品上，经过被测样品吸收的光线被分成两部分出射：一部分光线经过分光元件进行分光后照射到成像透镜上，通过成像透镜聚焦在面阵CCD数据采集系统的部分感光面上，另一部分光线直接通过成像透镜聚焦在面阵CCD数据采集系统的另一部分感光面上。本自动密度仪能够完全实现液体密度的高精度测量，同时还增加了视频检测功能，实现进样质量的提高，整个自动密度仪结构简单，可靠性高，成本低廉。

说明书

技术领域

本发明属于物质分析仪器技术领域，具体讲就是涉及一种基于CCD图像检测技术的自动密度仪。

背景技术

液体的密度是液体的重要物理性质之一，密度法是食品分析和食品安全检测中常用的检测方法之一。从密度大小可帮助了解品质的纯度、和掺杂情况等。随着科技的发展，密度的快速测量在众多领域得到广泛的应用。

随着社会经济的发展，在密度测量领域现有的比重瓶法和比重计法越来越满足不了市场需求，目前，市场上大量存在的比重瓶和比重计都是简易的光学玻璃仪器，采用目视瞄准比较标记位置，操作繁琐，测量速度慢，操作强度大，测量精度低等缺点。而比较先进的测量方式是音叉式密度仪，利用空心双U管作为振动核心部件，基于共振频率实现液体密度的自动测量。但是这种基于谐振频率的自动密度仪的测量精度存在以下两个方面的缺陷：

(1)受空心管的进样质量影响，如果玻璃管中有气泡或者有固体颗粒物，就会影响系统共振频率的稳定性。

(2)温度影响测量精度：目前这类密度仪大多是利用电磁激励，电磁感应来维持系统的共振，在长期的测量中，由于激励线圈和电感线圈会发热，从而引起被测样品的温度变化，降低测量精度。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有的密度仪存在的缺陷，提供一种基于CCD图像检测技术的自动密度仪，能够完全实现液体密度的高精度测量，同时还增加了视频检测功能，实现进样质量的提高，整个自动密度仪结构简单，可靠性高，成本低廉，具有视频拍照，可观察被测物质内的气泡或杂质等缺陷，从而保证测量结果的一致性、准确性。本发明提供的自动密度仪广泛应用于液体产品的质量测量，如测量食用油(各种油品)、脂类、树脂、糖浆、化学品等有色液体样品领域。

技术方案

为了实现上述技术目的，本发明提出一种基于CCD图像检测技术的自动密度仪，其特征在于：它包括U型玻璃比色皿，所述U型玻璃比色皿的进口端和出口端固定装在U型玻璃比色皿安装座上，压电位移器装在所述U型玻璃比色皿安装座上，所述压电位移器能够激励所述U型玻璃比色皿安装座产生振动，LED光源的出射光路上设置有聚光透镜，所述LED光源发出的白光通过聚光透镜变成平行光出射后照射在U型玻璃比色皿底部的被测样品上，经过被测样品吸收的光线被分成两部分出射：一部分光线经过分光元件进行分光后照射到成像透镜上，通过成像透镜聚焦在面阵CCD9数据采集系统的部分感光面上，另一部分光线直接通过成像透镜聚焦在面阵CCD9数据采集系统的另一部分感光面上。

进一步地，所述分光元件为三角棱镜或光栅。

进一步地，ARM控制器控制面阵CCD数据采集系统。

有益效果

本发明提供的一种基于CCD图像检测技术的自动密度仪，能够完全实现液体密度的高精度测量，同时还增加了视频检测功能，实现进样质量的提高，整个自动密度仪结构简单，可靠性高，成本低廉，具有视频拍照，可观察被测物质内的气泡或杂质等缺陷，从而保证测量结果的一致性、准确性。本发明提供的自动密度仪广泛应用于液体产品的质量测量，如测量食用油(各种油品)、脂类、树脂、糖浆、化学品等有色液体样品领域。

附图说明

附图1是本发明实施例的结构示意图。

附图2是本发明实施例面阵CCD上的探测分布区间示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”、“常用侧”、“备用侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例1

如附图1所示，一种基于CCD图像检测技术的自动密度仪，它包括U型玻璃比色皿1，所述U型玻璃比色皿1的进口端101和出口端102固定装在U型玻璃比色皿安装座2上，压电位移器3装在所述U型玻璃比色皿安装座2上，所述压电位移器3能够激励所述U型玻璃比色皿安装座2产生振动，LED光源4的出射光路上设置有聚光透镜5，所述LED光源4发出的白光通过聚光透镜5变成平行光出射后照射在U型玻璃比色皿1底部的被测样品6上，经过被测样品6吸收的光线被分成两部分出射：一部分光线经过分光元件7进行分光后照射到成像透镜8上，通过成像透镜8聚焦在面阵CCD数据采集系统9的部分感光面上，另一部分光线直接通过成像透镜8聚焦在面阵CCD数据采集系统9的另一部分感光面上。本实施例中，所述分光元件7为三角棱镜或光栅。

液体样品从U型玻璃比色皿1的进口端101用注射器打入U型管玻璃比色皿1中，直到被测样品6从U型玻璃比色皿1的出口端102流出为止，并且确保U型玻璃比色皿1中没有气泡，则表示充满样品，进样结束。

对液体密度测量时，采用U型管共振技术，首先由微型的压电位移器3通电产生机械力激励U型玻璃比色皿安装座2产生振动，从而引起相连的U型玻璃比色皿1发生悬臂梁运动，在光路中引起光的正弦变化；采用光电检测法得到正弦信号,通过90°移相电路,反馈到微型激励线圈中,实现U型玻璃比色皿1的共振；再通过频率探测电路检测共振频率，实现样品的密度测量。

对透明液体的光电比色测量时，仪器LED光源4发出的白光通过聚光透镜5变成平行光，直接照射比色皿中的被测样品6上，经过样品吸收的光线，被分成两部分：一部分经过分光元件7进行分光，再通过成像透镜8聚焦在面阵CCD数据采集系统9的部分感光面上，通过数据采集系统，得到单色光的吸收数据，用于实现光电比色计的测量；另一部分光通过成像透镜8聚焦在面阵CCD数据采集系统9的另一部分感光面上，通过面阵CCD数据采集系统，得到U型玻璃比色皿1的图像，用于装样时，检测U型管中的气泡和杂质。

ARM控制器控制面阵CCD9采集系统首先实现被测试样品的图像采集，对图像进行处理分析，得到被测试样品的缺陷状态评价，提示用户排除气泡、杂质等干扰因数，再继续物体密度和样品含量的计算测量，最后控制触摸液晶彩屏实现被测样品的密度和被测物质含量。

其中，面阵CCD采集系统的传感器的不同使用部分如如附图2所示。

面阵CCD采集系统的感光部分a用来接受分光后的单色光即红橙黄绿青蓝紫的色光，用于所需波长的比色计测量；面阵CCD采集系统的感光部分b用来接受U型玻璃比色皿1振动而产生的正弦光，用于产生共振保持信号。面阵CCD采集系统的其余感光部分3用来被测物体的成像，用于物体的缺陷检测。

本发明提供了一种基于CCD图像检测技术的自动密度仪，能实现液体样品的密度测量。与比色计法相结合，具有分光光度计的功能，可用于液体物质的定量或定性分析，进一步扩大了自动密度仪的应用领域。具有结构简单，可靠性高，成本低廉，寿命长的优点。采用压电位移器和面阵CCD，除了作为振动检测的光电信号传感器，实现共振频率的高精度光电检测，也可作为图像传感器，实现视频拍照，可通过图像处理算法，判断所测透明物质是否有气泡或杂质等缺陷，从而保证在消除气泡和杂质的情况下，仪器测量结果的一致性、正确性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。