RU2731038C1 - Method of determining dimensions of particles of ground product - Google Patents
Method of determining dimensions of particles of ground product Download PDFInfo
- Publication number
- RU2731038C1 RU2731038C1 RU2019140406A RU2019140406A RU2731038C1 RU 2731038 C1 RU2731038 C1 RU 2731038C1 RU 2019140406 A RU2019140406 A RU 2019140406A RU 2019140406 A RU2019140406 A RU 2019140406A RU 2731038 C1 RU2731038 C1 RU 2731038C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- sample
- signal
- particles
- ground product
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 27
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 3
- 240000004713 Pisum sativum Species 0.000 description 2
- 235000010582 Pisum sativum Nutrition 0.000 description 2
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 240000004322 Lens culinaris Species 0.000 description 1
- 235000014647 Lens culinaris subsp culinaris Nutrition 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 235000011868 grain product Nutrition 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000011860 particles by size Substances 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
- G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для экспрессного бесконтактного и неразрушающего определения степени измельчения продуктов, например, переработки зерна.The invention relates to measuring technology and can be used for express non-contact and non-destructive determination of the degree of grinding of products, for example, grain processing.
Известен способ определения размеров объектов [Патент РФ №2348900, МПК G01B 11/02, опубл. 10.03.2009, бюл. №7], в котором источники модулированного излучения попеременно освещают кромки измеряемого объекта, при этом на фоточувствительную поверхность мультискана попеременно проецируются две световые зоны, потенциал общей точки источников смещения определяет линейное положение нулевой эквипотенциали на фоточувствительной поверхности, При появлении на фоточувствительной поверхности мультискана световой зоны в выходную шину формируется пульсирующий с частотой модуляции выходной ток, полярность которого определяется положением центра световой зоны относительно положения эквипотенциали, а амплитуда - разностью фототоков ячеек, расположенных по обе ее стороны. Изменение положения световой зоны вызывает изменение напряжение на выходе интегратора до значения, соответствующего изменившейся координате центра световой зоны. Вычислительно-управляющее устройство производит вычисление размера объекта.A known method for determining the size of objects [RF Patent №2348900, IPC G01B 11/02, publ. 10.03.2009, bul. No. 7], in which the sources of modulated radiation alternately illuminate the edges of the measured object, while two light zones are alternately projected onto the photosensitive surface of the multiscan, the potential of the common point of the displacement sources determines the linear position of the zero equipotential on the photosensitive surface, When a light zone appears on the photosensitive surface of the multiscan in The output bus generates an output current pulsating with a modulation frequency, the polarity of which is determined by the position of the center of the light zone relative to the equipotential position, and the amplitude is determined by the difference between the photocurrents of the cells located on both sides. A change in the position of the light zone causes a change in the voltage at the output of the integrator to a value corresponding to the changed coordinate of the center of the light zone. The computational and control device calculates the size of the object.
Недостатками данного способа является его низкое быстродействие, вызванное наличием в устройстве двух источников излучения, а также интегратора, модулятора, источника смещения.The disadvantages of this method is its low performance caused by the presence in the device of two radiation sources, as well as an integrator, modulator, bias source.
Наиболее близким к предложенному способу определения размеров частиц размолотого продукта является изобретение «Система и способ охарактеризовывания размолотого материала в размольной установке» [Патент РФ №2510502, МПК G01N 15/02, опубл. 27.03.2014, бюл. №9], включающий в себя охарактеризовывание частиц зерна по размеру. В системе и способе охарактеризовывания размолотого материала в размольной установке используются участок облучения для пропуска части потока размолотого материала, содержащий средство облучения частиц в части потока электромагнитным излучением, и участок регистрации для пропуска, содержащий средство регистрации электромагнитного излучения, излучаемого частицами части потока размолотого материала, пропущенной через участок облучения. Для охарактеризовывания частиц потока размолотого материала используют «цветовую информацию» за счет их отображения посредством излученного ими электромагнитного излучения на датчике цветного изображения, который затем спектрально-избирательно регистрирует излучение на своих элементах изображения.Closest to the proposed method for determining the particle size of the milled product is the invention "System and method for characterizing the milled material in the milling plant" [RF Patent No. 2510502, IPC G01N 15/02, publ. 03/27/2014, bul. No. 9], including the characterization of grain particles by size. In the system and method for characterizing the milled material in the grinding installation, an irradiation section is used to pass a part of the flow of the milled material, containing means for irradiating particles in a part of the flow with electromagnetic radiation, and a registration area for passing, containing a means for registering electromagnetic radiation emitted by particles of a part of the flow of milled material passed through the irradiation site. To characterize the particles of the flow of milled material, "color information" is used by displaying them by means of the electromagnetic radiation emitted by them on a color image sensor, which then spectrally selectively registers the radiation on its image elements.
Недостатком данного технического решения является его низкие точность и быстродействие, вызванные необходимостью применения в средстве регистрации отображающей системы и датчика цветного изображения, а также сложностью анализировать комбинацию проходящего и падающего света.The disadvantage of this technical solution is its low accuracy and speed, caused by the need to use a display system and a color image sensor in the registration tool, as well as the complexity of analyzing the combination of transmitted and incident light.
Технической задачей изобретения является повышение его точности и быстродействия.The technical objective of the invention is to improve its accuracy and performance.
Технический результат изобретения заключается в уменьшении времени определения размеров частиц размолотого продукта при повышении точности измерения, связанными с упрощением способа определения размеров размолотых частиц.The technical result of the invention is to reduce the time for determining the particle size of the milled product while increasing the measurement accuracy associated with simplifying the method for determining the size of the milled particles.
Это достигается тем, что в известном способе определения размеров частиц размолотого продукта, заключающемся в том, что формируют горизонтальную поверхность образца, облучают поверхность образца светодиодным излучением, принимают оптический сигнал приемником излучения, усиливают сигнал с последующей его обработкой, получают значения размеров частиц, при этом осуществляют облучение поверхности образца светодиодным излучением в диапазоне 424±20 нм с возбуждением их фотолюминесценции в течение 18-22 мкс, принимают оптический сигнал регистрацией потока фотолюминесцентного излучения приемником излучения с диапазоном чувствительности 450…550 нм через 0,5-1 мкс после облучения, обработку сигнала проводят с использованием линейного градуировочного уравнения соответствующего размолотого продукта.This is achieved by the fact that in the known method for determining the particle size of the milled product, which consists in the fact that a horizontal surface of the sample is formed, the sample surface is irradiated with LED radiation, an optical signal is received by a radiation receiver, the signal is amplified followed by its processing, and the particle size values are obtained, while the sample surface is irradiated with LED radiation in the range of 424 ± 20 nm with the excitation of their photoluminescence for 18-22 μs, an optical signal is received by registering the photoluminescent radiation flux with a radiation receiver with a sensitivity range of 450 ... 550 nm in 0.5-1 μs after irradiation, processing signal is carried out using the linear calibration equation of the corresponding milled product.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлены спектральные характеристики люминесценции размолов гороха различных фракционных размеров.The essence of the invention is illustrated by the drawing, which shows the spectral characteristics of the luminescence of grinding peas of various fractional sizes.
Способ определения размеров частиц размолотого продукта осуществляется следующим образом.The method for determining the particle size of the milled product is carried out as follows.
Находящиеся на плоской горизонтальной поверхности образцы размолотых продуктов закрывают от внешнего оптического излучения путем накрытия светонепроницаемой камерой. Далее облучают их излучением светодиодов спектрального диапазона 424±20 нм, возбуждая фотолюминесценцию, в течение 18-22 мкс. Поток фотолюминесцентного излучения исследуемых объектов регистрируется через 0,5-1 мкс после окончания облучения приемником излучения, в качестве которого использован фотодиод. Полученный электрический сигнал усиливается усилителем и обрабатывается микроконтроллером, в программу которого введены градуировочные уравнения различных размолотых продуктов, при этом на основе градуировочного уравнения для соответствующего продукта микроконтроллером рассчитывается значение размера фракции размолотых продуктов, которое выводится на устройство визуализации.Samples of milled products located on a flat horizontal surface are closed from external optical radiation by covering with an opaque chamber. Then they are irradiated with radiation of LEDs in the spectral range of 424 ± 20 nm, exciting photoluminescence, for 18-22 μs. The flux of photoluminescent radiation of the objects under study is recorded in 0.5-1 μs after the end of the irradiation by the radiation detector, which is used as a photodiode. The received electrical signal is amplified by an amplifier and processed by a microcontroller, into the program of which the calibration equations of various ground products are entered, while, based on the calibration equation for the corresponding product, the microcontroller calculates the size of the fraction of the ground products, which is displayed on the visualization device.
Градуировочные уравнения представляют собой линейные зависимости размера фракции от потока фотолюминесцентного излучения для конкретных видов сыпучих продуктов.Calibration equations are linear dependences of the size of the fraction on the flux of photoluminescent radiation for specific types of bulk products.
Для примера градуировочное уравнение (1) для горохаFor example, the calibration equation (1) for peas
где d - размер фракции, ммwhere d is the size of the fraction, mm
Ф - поток люминесценции, мВт. Ф - luminescence flux, mW.
Градуировочное уравнение (2) для чечевицыCalibration equation (2) for lentils
Градуировочные уравнения получены при интегрировании спектральных характеристик люминесценции размолов частиц продуктов переработки зерна различных фракционных размеров (см. чертеж).The calibration equations were obtained by integrating the spectral characteristics of the luminescence of grinding particles of grain products of various fractional sizes (see drawing).
Использование немодулированного излучения светодиодов приводит к повышению быстродействия способа за счет исключения операций модуляции и демодуляции оптического сигнала. Использование фотолюминесцентного света позволяет повысить точность измерений за счет большей чувствительности. На излучение с длиной волны максимума 424±20 нм приходится максимум чувствительности размолотых продуктов к возбуждению фотолюминесценции. Экспериментально доказано, что оптимальное время облучения составляет 18-22 мкс, именно этому временному диапазону соответствует максимальный сигнал люминесценции. Для разделения возбуждающего и люминесцентного излучений регистрация начинается через 0,5-1 мкс после окончания возбуждения, т.к. через это время сигнал возбуждения спадает. Само фотолюминесцентное излучение продуктов расположено в спектральном диапазоне 450…550 нм (см. чертеж).The use of unmodulated light-emitting diode radiation leads to an increase in the speed of the method by eliminating the operations of modulation and demodulation of the optical signal. The use of photoluminescent light improves the accuracy of measurements due to higher sensitivity. Radiation with a maximum wavelength of 424 ± 20 nm accounts for the maximum sensitivity of the milled products to the excitation of photoluminescence. It has been experimentally proven that the optimal irradiation time is 18-22 μs; the maximum luminescence signal corresponds to this time range. To separate the exciting and luminescent radiation, registration begins 0.5-1 μs after the end of the excitation, because after this time, the excitation signal falls off. The photoluminescent radiation of the products itself is located in the spectral range of 450 ... 550 nm (see drawing).
Использование изобретения позволяет сократить время определения размеров частиц размолотого продукта при этом повысить точность измерения.The use of the invention makes it possible to reduce the time for determining the particle size of the milled product while increasing the measurement accuracy.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019140406A RU2731038C1 (en) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | Method of determining dimensions of particles of ground product |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019140406A RU2731038C1 (en) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | Method of determining dimensions of particles of ground product |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2731038C1 true RU2731038C1 (en) | 2020-08-28 |
Family
ID=72421540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019140406A RU2731038C1 (en) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | Method of determining dimensions of particles of ground product |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2731038C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA006285B1 (en) * | 2001-11-02 | 2005-10-27 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Method for determining particle size based on fluorescence imaging |
| US20120274760A1 (en) * | 2011-04-29 | 2012-11-01 | Frederick David King | Method and particle analyzer for determining a broad particle size distribution |
| JP5274288B2 (en) * | 2009-02-10 | 2013-08-28 | 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 | Flour discrimination method and apparatus |
-
2019
- 2019-12-09 RU RU2019140406A patent/RU2731038C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA006285B1 (en) * | 2001-11-02 | 2005-10-27 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Method for determining particle size based on fluorescence imaging |
| JP5274288B2 (en) * | 2009-02-10 | 2013-08-28 | 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 | Flour discrimination method and apparatus |
| US20120274760A1 (en) * | 2011-04-29 | 2012-11-01 | Frederick David King | Method and particle analyzer for determining a broad particle size distribution |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Самарин М.Д. "Оптические спектральные характеристики цельного и измельченного гороха", COLLOQUIUM-JOURNAL, No 12-6(23), 2018 г., стр. 43-46. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5412219A (en) | Method for determining surface coverage by materials exhibiting different fluorescent properties | |
| ATE467835T1 (en) | MEMBRANE-BASED METHOD USING TIME-RESOLVED FLUORESCENCE MEASUREMENTS | |
| JP2006300950A (en) | Lateral flow assay system and method | |
| EP2071306A1 (en) | Ultraviolet ray detection device and ultraviolet ray protection effect evaluating device | |
| DE69233675D1 (en) | Method and apparatus for determination of luminescence | |
| CN102713569B (en) | Measuring system and measuring method, in particular for determining blood glucose | |
| EP0903572A3 (en) | Window contamination detector | |
| WO2017069260A1 (en) | Particle analysis device | |
| RU2014152326A (en) | SYSTEMS AND METHODS FOR DETECTING PARTICLES IN USEFUL AGENT | |
| RU2014101952A (en) | NON-INVASIVE DEVICE AND METHOD FOR MEASURING THE BILIRUBIN LEVEL | |
| CN105699347B (en) | A kind of method that fluorescence immune chromatography readout instrument range is adjusted | |
| KR20120103659A (en) | Fluorescence measurement device and fluorescence measurement method | |
| CN104807845B (en) | A kind of quick detection Heavy Metals in Cosmetics content is plunderred into Formula X fluorescence measuring device | |
| RU2731038C1 (en) | Method of determining dimensions of particles of ground product | |
| CN108802376A (en) | A kind of quantitative detecting method and device of up-conversion fluorescence test paper | |
| CN104122231B (en) | On-line self-calibration water quality turbidity detection system | |
| KR20120107976A (en) | Fluorescence measuring apparatus and fluorescence measuring method | |
| Kuldashov et al. | Infrared sensor for remote monitoring of moisture content in raw cotton | |
| RU2011134865A (en) | MIXED EXCITATION PROTOCOL FOR A MAGNETIC Biosensor | |
| IE53682B1 (en) | Method and apparatus for measuring moisture content | |
| FI80524C (en) | FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER ANALYZING AV SLAMARTADE MATERIAL. | |
| RU2510498C1 (en) | Determination of dust particle concentration nd mean size | |
| CN107860712A (en) | Systems for optical inspection | |
| CN101910824A (en) | Optimized detector readout for biosensor | |
| KR102208863B1 (en) | Sample change detection device and sample change detection method |