專(zhuān)利名稱(chēng)：一種液體灌裝程度的檢測(cè)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)控制液體灌裝程度的方法，尤其是能對(duì)常見(jiàn)飲料瓶等縮口瓶?jī)?nèi)液體 的灌裝程度進(jìn)行識(shí)別控制。
背景技術(shù)：
目前，公知的液體灌裝程度的檢測(cè)控制方法有以下幾種 一般有管路流量檢測(cè)、灌裝重 量檢測(cè)、容積計(jì)量檢測(cè)和液位高度檢測(cè)這四大類(lèi)，而每一類(lèi)中又有若干具體的灌裝方法。例 如，容積計(jì)量檢測(cè)就可以通過(guò)定容積活塞灌裝法或時(shí)間流量灌裝法來(lái)實(shí)現(xiàn)。而瓶裝液體的液 位高度檢測(cè)通常是采用壓力灌裝、重力灌裝和液面視覺(jué)檢測(cè)灌裝三種方法。但是，使用以上的檢測(cè)控制方法進(jìn)行液體灌裝必須首先確定液體的灌裝量，然后將流過(guò) 管道的液體量或容器中已有液體量與預(yù)定灌裝量進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到預(yù)定灌裝量后停止灌裝。 如果需要灌裝的液體量不確定或者灌裝容器的容積大小不一致時(shí)，則很難進(jìn)行控制或者需要 不斷地對(duì)預(yù)定灌裝量進(jìn)行調(diào)節(jié)。發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有檢測(cè)控制方法在預(yù)定灌裝量不確定情況和預(yù)定灌裝量經(jīng)常變化情況下的不 足，本發(fā)明提供一種檢測(cè)控制方法，該方法不但能進(jìn)行在預(yù)定灌裝量的情況下對(duì)液體灌裝進(jìn) 行檢測(cè)控制，而且可以在不預(yù)定灌裝量的情況下方便地檢測(cè)控制容器中的液體灌裝程度。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是將一個(gè)聲音傳感器固定在容器口附近對(duì)著 容器口的中心點(diǎn)，聲音傳感器后端接一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路后連接數(shù) 字處理電路，數(shù)字處理電路的另一端與一個(gè)能其驅(qū)動(dòng)的電控閥門(mén)連接，該電控閥門(mén)直接控制 灌裝液路的通斷。在進(jìn)行液體灌裝時(shí)，接通整個(gè)系統(tǒng)電路后，電控閥門(mén)處于打開(kāi)狀態(tài)，需要 灌裝的液體通過(guò)電控閥門(mén)灌入容器中，聲音傳感器開(kāi)始采集聲音并轉(zhuǎn)為模擬電信號(hào)傳向模擬/ 數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字處理電路能識(shí)別的數(shù)字電信號(hào) 傳給數(shù)字處理電路，數(shù)字處理電路通過(guò)將數(shù)字電信號(hào)代表的強(qiáng)度-時(shí)間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度-頻率 -時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，從中提取出容器中氣柱部分以固有頻率振動(dòng)所發(fā)聲音的特征信號(hào)進(jìn)行頻 率檢測(cè)，當(dāng)特征信號(hào)達(dá)到預(yù)定頻率則發(fā)送電信號(hào)驅(qū)動(dòng)電控閥門(mén)關(guān)閉，從而切斷管路液流，完成 一次容器灌裝。若特征信號(hào)接近容器裝滿(mǎn)頻率，系統(tǒng)也會(huì)發(fā)送電信號(hào)驅(qū)動(dòng)電控閥門(mén)關(guān)閉，防 止液體溢出。本發(fā)明的有益效果是可以在檢測(cè)容器中液體量的同時(shí),方便地檢測(cè)容器是否將要被裝 滿(mǎn)，從而實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制。同時(shí)通過(guò)聲音信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。 圖l是本發(fā)明的電路原理圖。 圖2是本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。 圖3是本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)中l(wèi).電控閥門(mén)，2.灌裝管路，3.灌裝容器，4.聲音傳感器，5.模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路， 6.數(shù)字處理電路，7.電子計(jì)算機(jī)，8.驅(qū)動(dòng)放大電路，9. AD/DA音頻芯片，10. DSP數(shù)字信號(hào) 處理電路。
具體實(shí)施方式
在圖1中，聲音傳感器(4)、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(5)、數(shù)字處理電路(6)與電控閥門(mén)(1) 通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)串聯(lián)，電控閥門(mén)(1)安在灌裝管路(2)上可以控制液流通斷，灌裝容器(3) 的上方開(kāi)口位于灌裝管路出口正下方。電路接通電源后，數(shù)字處理電路(6)驅(qū)動(dòng)電控閥門(mén)(1) 打開(kāi)，灌裝管路(2)中的液體開(kāi)始灌入灌裝容器(3)。同時(shí)，數(shù)字處理電路(6)對(duì)聲音傳 感器(4)所采集經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(5)后的信號(hào)進(jìn)行分析，數(shù)字處理電路(6)通過(guò)將 數(shù)字電信號(hào)代表的強(qiáng)度-時(shí)間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度-頻率-時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，由于灌裝容器(3) 中氣柱部分以固有頻率搌動(dòng)所發(fā)聲咅的強(qiáng)度明顯強(qiáng)于其他頻率的聲音強(qiáng)度，所以可以通過(guò)比 較被識(shí)別出來(lái)，對(duì)識(shí)別出的容器中氣柱部分以固有頻率振動(dòng)所發(fā)聲音的特征信號(hào)進(jìn)行頻率檢 測(cè)，如果特征信號(hào)頻率超過(guò)預(yù)設(shè)頻率則數(shù)字處理電路(6)輸出另一個(gè)控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大電 路(8)放大后驅(qū)動(dòng)電控閥門(mén)(1)關(guān)閉閥門(mén)，灌裝結(jié)束。由于容器中氣柱部分的固有頻率與 氣柱高度成反變，當(dāng)灌裝容器(3)內(nèi)的液面升高時(shí)，容器中氣柱部分的高度降低，固有頻 率增大。當(dāng)氣柱部分的高度為零時(shí)，其固有頻率的理論值為無(wú)窮大，所以數(shù)字處理電路(6) 可以在容器中氣柱部分特征信號(hào)頻率超過(guò)設(shè)定的極大值時(shí)輸出另一個(gè)控制信號(hào)關(guān)閉閥門(mén)來(lái)結(jié) 束灌裝，從而防止液體溢出。在圖2所示實(shí)施例中，聲音傳感器(4)、電子計(jì)算機(jī)(7)、驅(qū)動(dòng)放大電路(8)與電控閥 門(mén)(1)通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)串聯(lián)，電子計(jì)算機(jī)(7)中包含有作為模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(5)的聲 卡和作為數(shù)字處理電路(6)的運(yùn)算控制單元，由于計(jì)算機(jī)輸出的控制電壓不一定能驅(qū)動(dòng)電控 閥門(mén)(1)，所以中間要連接一個(gè)驅(qū)動(dòng)放大電路(8)。灌裝時(shí)，電子計(jì)算機(jī)(7)輸出一個(gè)控制 信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大電路(8)放大后驅(qū)動(dòng)電控閥門(mén)(1)打開(kāi)，灌裝管路(2)中的液體開(kāi)始灌入 灌裝容器(3)。同時(shí)，電子計(jì)算機(jī)(7)對(duì)經(jīng)聲卡模數(shù)轉(zhuǎn)換后的聲音傳感器(4)所采集信號(hào) 進(jìn)行分析，利用FFT (快速傅立葉變換)或STFT (短時(shí)傅立葉變換)算法將數(shù)據(jù)信號(hào)由強(qiáng)度-時(shí)間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度-頻率-時(shí)間數(shù)據(jù)。然后用氣柱部分當(dāng)前時(shí)刻的固有頻率與預(yù)設(shè)頻率比較， 如果超過(guò)預(yù)設(shè)頻率則電子計(jì)算機(jī)(7)輸出另一個(gè)控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大電路(8)放大后驅(qū)動(dòng) 電控閥門(mén)(1)關(guān)閉閥門(mén)，灌裝結(jié)束。在圖3所示的另一個(gè)實(shí)施例中，聲音傳感器(4)、 AD/DA音頻芯片(9)、 DSP數(shù)字信號(hào)處理 電路(10)、驅(qū)動(dòng)放大電路(8)與電控閥門(mén)(1)通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)串聯(lián)，AD/DA音頻芯片(9) 作為模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(5)， DSP數(shù)字信號(hào)處理電路(10)作為數(shù)字處理電路(6)。
權(quán)利要求
1.一種液體灌裝程度的檢測(cè)控制方法，檢測(cè)控制系統(tǒng)中聲音傳感器、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字處理電路與灌裝管路上的電控閥門(mén)順序電連接，其特征是通過(guò)分析灌裝過(guò)程中的聲音信號(hào)，識(shí)別出灌裝容器中氣柱部分的高度，從而對(duì)液體灌裝程度進(jìn)行控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)控制方法，其特征是灌裝過(guò)程中的聲音信號(hào)中，灌裝容器中 氣柱部分會(huì)在液流沖擊噪聲和氣泡噪聲影響下做受迫振動(dòng)，其振動(dòng)在氣柱固有頻率附近的振 幅最大，以此來(lái)識(shí)別聲音信號(hào)中的氣柱固有頻率。利用氣柱的固有頻率與氣柱高度的直接關(guān) 系來(lái)檢測(cè)灌裝容器中氣柱部分的高度，即灌裝程度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)控制方法，其特征是如果數(shù)字處理電路的電壓或功率不足以 驅(qū)動(dòng)電控閥門(mén)，則數(shù)字處理電路與電控閥門(mén)之間增加驅(qū)動(dòng)放大電路。
全文摘要
一種液體灌裝程度的檢測(cè)控制方法。它是由聲音傳感器、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字處理電路與灌裝管路上的電控閥門(mén)順序電連接，聲音傳感器采集液體灌裝時(shí)的聲音信號(hào)，經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路后由數(shù)字處理電路分析識(shí)別出灌裝容器中氣柱部分的高度，通過(guò)電控閥門(mén)對(duì)液體灌裝程度進(jìn)行控制。該方法可以在檢測(cè)容器中液體量的同時(shí)，方便地檢測(cè)出容器是否將要被裝滿(mǎn)，從而實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制，尤其適用于縮口瓶的快速罐裝。
文檔編號(hào)B67C3/28GK101161589SQ20071003659
公開(kāi)日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2007年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月18日
發(fā)明者奕 李 申請(qǐng)人:奕 李