Динамометр-консистометр Советский патент 1985 года по МПК G01N33/12 

1 Изобретение относится к технике ;контроля производственных процессов и может быть использовано для определения структурно-механических характеристик упруго-эластичных пищевых продуктов, в частности для оценки качества цельно-мышечной тка ни независимо от вида разделки без взятия проб в мясной и рыбоперерабатывающей промьшшенности; изучени влияния различных физических факторов на качество сьфья; выбора и кон троля оптимальных режимов обработки мясопродуктов. Известен консистометр Шарнера, имеющий полый корпус с подпружиненн индентором и штоком с нанесенными делениями Недостатками этого .устройства являются низкая точность измерений, высокая погрещность вследствие невозможности фиксации момента контак та корпуса с продуктом, необходимость приложения физической силы пр изменениях, отсутствие фиксации показаний. Известен также динамометр-консис метр для определения консистенции мяса, содержащий размещенный в кор пусе с возможностью продольного пер мещения стержень, оснащенный щупом, источник питания, датчик давления и индикатор 2J. Однако данное устройство не позволяет автоматически проводить измерения, не имеет фиксации показани и обладает погрешностью вследствие принудительного внедрения щупа вруч ную и уплотнения структуры при подпрессовывании продукта корпусом уст ройства. Цель изобретения - повьш1ение точ ности и чувствительности, а также сокращение времени измерений. Поставленная цель достигается тем, что IB динамометре-консистометр для определения консистенции , содержащем размещенный в корпусе с возможностью лродольного перемещения стержень, оснащенный щупом, источник питания, датчик давления и индикатор оснащен блоком управления с электроприводом,опорным генератором, блоком преобразования амплитудной модуляции, включающим последовательно соединенные усилитель и, детектор, контактным электродом и цифровьм измерительным прибором, со 35 стоящим из входного делителя и аналого-цифрового преобразователя, подключенных через компаратор к управляющему элементу, при этом датчик давления выполнен в виде пьезоэлектрического преобразователя, на двух противоположных гранях пьезоэлементов которого установлены компланарные электроды, подключенные к одному из выходов опорного генератора, другой выход последнего присоединен к датчику давления и детектору, выход детектора при помощи последовательно связанных компенсатора и электронного ключа подключен к входному делителю, управляющему элементу и блоку управления, причем электропривод кинематически связан со стержнем, контактирукяций электрод подключен к электронному ключу, а выход управляющего элемента связан с входным делителем, аналого-цифровым преобразователем и индикатором. Сущность изобретения основана на измерении амплитудно-модулированного сигнала пьезоэлектрического преобразователя, пропорционального величине усилия внедрения щупа в исследуемый продукт при постоянной скорости внедрения по достижению- фиксированного значения глубины погружения. На фиг. I изображена структурная функциональная схема устройства; на фиг. 2 - датчик давления, общий вид. Устройство (консистометр-динамометр) содержит корпус 1 со скользящим в нем стержнем 2, кинематически связанным с электроприводом 3, который подключен к блоку 4 управления, источник питания (не показан). На стержне 2 установлен датчик 5 давления, выполненный в виде пьезоэлектрического преобразователя,-состоящий из мембраны 6 с жестким центром 7, представляющим собой дно корпуса 8 датчика давления, пьезоэлементов 9 и 10, зажатых между металлическими прокладками I1 - 13 и компланарных электродов 14 и 15, установленных на двух противоположных гранях пьезоэлементов 9 и 10, при этом компланарные электроды 14 и 15 подключены к выходу onopkoro генератора 16, металлическая прокладка 12 и корпус 8 датчика 5 давления соединены с входом блока 17 преобразования амплитудной модуляции, состоящего из последовательно соединенных усилителя 3. 18 и синхронного детектора 19, элек трически связанного с опорным генер тором 16, а в жестком центре 7 мембраны 6 при помощи диэлектрической втулки 20 установлен щуп 21, Выход блока I7 преобразования ам плитудной модуляции последовательно через компенсатор 22 и электронный ключ 23, управляющую цепь которого образует система, состоящая из контактирующего электрода 24 и корпуса 8 датчика 5 давления, подключен параллельно к входам блока 4 управления и цифрового измерительного прибора 25, состоящего из входного делителя 26 напряжения, компаратора 27, управлякяцего элемента 28, цифроаналогового преобразователя 29 и отчетного устройства с цифровым индикатором 30. . Устройство работает следующим образом. При достижении поверхностного контакта корпуса 1 и контактного электрода 24 с поверхностью исследу емого продукта на блок 4 управления и все элементы измерительной систем поступает напряжение питания и стер жень 2 с датчиком 5 давления, в жес ком центре 7 мембраны 6 которого установлен щуп 21, приводятся при помощи электропривода 3 в поступательное движение с постоянной скоростью. До начала момента внедрения щупа 21 в исследуемый продукт с дат .чика 5 давления, основанного на явлении поперечного обратного пьезо электрического эффекта, снимается амплитудно-частотньй сигнал, частот которого соответствует собственной частоте переменного напряжения, вырабатываемого опорньм генератором 1 а амплитуда начальной величины силы давления на пьезоэлементы 9 и 10 в результате предварительного сжатия пьезоэлементов 9 и 10 между металлическими прокладками 1.1 - 13, поступающий на вход блока 17 преобразования амплитудной модуляции, где усиливается в усилителе 18 детектируется в синхронном детекторе 19, служащем для выпрямления поступакяци сигналов и исключения влияния помех электрических полей, и полностью . компенсируется в компенсаторе 22, суммируясь с противо-ЭДС тококомпен сации. 354 При внедрении щупа 21 в исследуемый продукт появляются деформационные силы, препятствующие процессу внедрения, которые воспринимаются мембраной 6 датчика 5 давления и вызьшают приращение силы давления на пьезоэлементы 9 и 10, что в свою очередь приводит к появлению на выходе датчика 5 давления амплитудномодулированного сигнала, величина которого (после детектирования) на : выходе с компенсатора 22 становится прямо пропорциональной усилию .внедрения щупа 21. В момент достижения щупа 21 фиксированного значения глубины внедрения через исследуемый продукт замыкается заправляющая иепь :электронного ключа 23, вызьшая переключение его в лавинный режим работы и подключая таким образом выходной сигнал с компенсатора 22 к входам блока 4 управления, а также делителя 26 напряжения и управляющего элемента 28 цифрового измерительного прибора 25. Сигнал, прямо пропорциональный усилию внедрения щупа 21, поступающий с компенсатора 22 на блок 4 уп.равления, формирует управляющий сиг:Нал, который отключает питание электропривода 3, что приводит к фиксации щупа 21 в исследуемом продукте, и одновременно тот же сигнал (прямо . пропорциональный усилию внедрения ), поступающий на управляющий элемент 28 и делитель 26 напряжения цифрового измерительного прибора 25, формирует управляющий сигнал начала отсчета в управляющем элементе 28 и после деления в делителе 26 напряжения подается в компаратор 27, на второй вход которого поступает сигнал сравнения, снимаемый с цифро-аналогового преобразователя 29. Компаратор 27 в зависимости от разности сигналов подает соответствующий сигнал в управляющий элемент 28, который воздействует на делитель 26 напряжения, переключая под диапазоны измерений и на ..аналого-цифровой преобразователь 29, выходной сигнал сравнения которого изменяется до получения равенства сигналов, поступающих на выходы компаратора 27. По достижении равенства сигналов управляющий элемент 28 формирует код для цифрового измерительного прибора с индикатором 30, на котором фиксируется величина усилия

ДИНАМОМЕТР-КОНСИСТОМЕТР для определения консистенции мяса, содержащий размещенный в корпусе с возможностью продольного перемещения стержень,.оснащенный щупом, источник питания, датчик давления и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности и чувствительности, а также сокращения времени измерений, он оснащен блоком управления с электропривбдом ; опорным генератором,блоком преобразования амплитудной модуляции, включаницим последовательно соединенные усилитель и детектор, контактным электродом и цифровым измерительным прибором, состоящим из входного делителя и аналого-цифрового преобразователя, подключенных через компаратор к управлякяцему злементу, при этом датчик давления выполнен в вцце пьезоэлектрического преобразователя, на двух противоположных гранях пьезоэлементов которого установлены компланарные электроды, подключенные к оДному из выходов опорного генератора, другой выход последнего подсоединен к датчику давления и детектору, выход (Л |детектор при помощи последовательно связанных компенсатора и электронно,го ключа подключен к входному делите:Лю, управляющему элементу и блоку |управления, причем электропривод кинематически связан со стержнем, контактирупщий электрод подключен к со электронному ключу, -а выход ултравля00 кщего элемента связан, с входным де |пителвм, аналого-цифровым преобразо|вателем и индикатором. со ел