高性能生乳冰点仪的研制

论文摘要

生乳是指从健康奶畜中直接挤出的未经过加工的常乳。为保证生乳和乳制品的使用安全,必须对生乳质量进行监测。生乳冰点是衡量生乳质量的重要指标之一。常用的生乳冰点测量方法是基于拉乌尔冰点原理的冰点下降法。理论上,冰点下降法具有测量精度高、稳定性好等优点。针对国内生乳冰点仪主要依靠进口,国产仪器水平低的现状,本课题依据《食品安全国家标准<生乳冰点的测定>》,基于冰点下降方法,以MSC1210为核心处理器,采用高精度负温度系数温度传感器作为测量探头,对生乳冰点仪的机械结构和测控电路进行了设计,并编写了相应的控制程序,研制了一套高精度生乳冰点仪。本课题的主要研究内容包括以下几个方面:1)在对生乳冰点仪进行调研的基础上,介绍了国内外生乳冰点仪发展现状,明确了本课题的研制内容;以拉乌尔冰点原理为依据,提出了本课题的总体设计方案。2)采用三维制图软件进行了整体机械结构设计,包括:手动两点定位机构、调幅搅拌机构、循环制冷机构;并通过组装和调试对上述机械结构进行了完善。3)设计了仪器测控电路,包括高精度温度采集模块、半导体制冷电路、时钟电路、环境温湿度监测电路、触摸屏及打印机电路、通信电路、数据存储电路等。4)编写了微处理器及扩展设备程序,包括上位机程序、测量程序、校准程序、AD转换程序、打印机程序、触摸显示屏程序、加密程序以及休眠程序等。5)通过实验,对主要功能模块和生乳冰点仪整体性能进行了验证与评价,分析了影响仪器精度和稳定性的主要因素。6)总结了本仪器的性能参数,指出了不足之处并提出了改进意见。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外生乳冰点仪发展现状
• 1.3 本课题研究目的和主要工作
• 第二章 生乳冰点仪测量原理与总体方案
• 2.1 溶液依数性
• 2.2 过冷现象
• 2.3 拉乌尔冰点原理
• 2.4 生乳冰点仪总体设计方案
• 第三章 仪器机械结构设计
• 3.1 仪器机械结构概述
• 3.2 手动两点定位机构设计
• 3.3 调幅搅拌机构设计
• 3.4 循环制冷机构设计
• 第四章 测控电路设计
• 4.1 测控电路总体设计方案
• 4.2 MSC1210 介绍及最小系统组成
• 4.2.1 MSC1210 介绍
• 4.2.2 MSC1210 最小系统组成
• 4.3 高精度温度采集模块
• 4.3.1 NTC 热敏电阻介绍
• 4.3.2 插值线性化方法
• 4.3.3 温度采集电路
• 4.3.4 AD 转换
• 4.4 半导体制冷电路
• 4.4.1 半导体制冷器
• 4.4.2 环境监测电路
• 4.4.3 制冷深度选择电路
• 4.4.4 制冷电路
• 4.5 时钟电路
• 4.6 串口触摸屏电路
• 4.7 通信电路
• 4.8 数据存储电路
• 第五章 控制程序设计
• 5.1 软件编程环境
• 5.2 上位机控制程序
• 5.3 主程序
• 5.4 功能子函数
• 5.4.1 测量子函数
• 5.4.2 校准子函数
• 5.4.3 模拟串口打印子函数
• 5.4.4 液晶屏触摸显示子函数
• 5.4.5 休眠子函数
• 第六章 实验与结果分析
• 6.1 主要模块功能检测
• 6.1.1 MSC1210 与PC 机通信检测
• 6.1.2 制冷模块检测
• 6.1.3 温度测量模块检测
• 6.1.4 限位光耦检测
• 6.2 仪器的校准和测量
• 6.2.1 仪器校准
• 6.2.2 样品测试实验
• 第七章 总结展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢