导电性包装材料内的金属异物检测研究

发布时间：2017-05-05 21:03

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【摘要】：食品是人类生存的基本需求,食品安全问题严重威胁人类的生存和发展,而食品中混入异物更是食品安全的突出问题。本文通过查阅大量文献和数据,阐明了食品中混入异物的危害、异物检测技术的发展现状以及导电性包装材料内金属异物检测的研究意义。通过构建计算模型的方式,定性和定量的分析了涡流对于导电性包装材料内金属异物检测的影响。针对检测铝箔包装产品中混入金属异物时铝箔包装对高频磁场屏蔽而无法有效检测的问题,提出一种采用低频磁场来检测铝箔包装内金属异物的方法。该方法利用磁场特性的非线性部分,通过向检测线圈内施加电压,产生微小低频磁场,把微小低频磁场作为包装内金属异物的检测磁场,通过解析检测线圈的输出电压,从而检测出金属异物。研究结果表明,利用微小磁场检测导电性包装材料内的金属异物的方法可行,检测线圈在最佳检测频率下能够得到较好的区分度,能够检测出金属异物；单线圈检测时,当检测频率为5.5kHz时,区分效果最好；双线圈检测时,当检测频率为7kHz时,区分效果最好,双线圈检测区分度明显高于单线圈检测,金属异物的尺寸不影响检测线圈的最佳检测频率；靠近检测线圈的轴心位置检测效果最佳。在硬件的设计及制作上,完成了多输出稳压电源模块、基于FPGA的信号发生模块以及基于STM32的数据处理模块。在软件编程上,分别使用Verilog HDL语言和C语言分别对FPGA和STM32进行控制,在数字滤波上采用限幅滤波和算术平均值滤波相结合的算法,实现信号的准确输出。
【关键词】：金属检测 微小磁场 检测频率 STM32
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB484
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 前言9-10
• 1.1.1 危害食品安全的主要问题9
• 1.1.2 食品中混入异物的危害性9-10
• 1.1.3 金属异物检测的重要性10
• 1.2 异物检测技术发展现状10-14
• 1.2.1 电磁学金属异物检测技术10-11
• 1.2.2 X射线异物检测技术11-12
• 1.2.3 分光光度异物检测技术12-13
• 1.2.4 近红外检测技术13-14
• 1.2.5 其他新型异物检测技术14
• 1.3 导电性包装材料内金属异物检测技术的研究意义14-15
• 1.4 本文的主要工作15-16
• 2 检测线圈涡流效应及磁场分析16-22
• 2.1 涡流效应的影响16-19
• 2.2 微小检测磁场19-20
• 2.3 线圈磁场分析20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 导电性包装材料内金属异物检测实验及数据分析22-33
• 3.1 实验总体方案22-24
• 3.1.1 单线圈检测方案23
• 3.1.2 双线圈检测方案23-24
• 3.2 实验及结果分析24-31
• 3.2.1 验证性实验及结果分析24-25
• 3.2.2 单线圈检测实验及结果分析25-26
• 3.2.3 双线圈检测实验及结果分析26-27
• 3.2.4 单、双线圈灵敏度检测结果分析27-28
• 3.2.5 金属异物尺寸变量实验及结果分析28-29
• 3.2.6 金属异物位置变量实验及结果分析29-30
• 3.2.7 检测距离变量实验及结果分析30-31
• 3.3 本章小结31-33
• 4 导电性包装材料内金属异物检测装置硬件设计33-45
• 4.1 电源模块设计33-36
• 4.1.1 电源模块结构34-35
• 4.1.2 电源模块电路35-36
• 4.2 信号发生模块硬件设计36-39
• 4.2.1 主控模块36-37
• 4.2.2 数模转换模块37-38
• 4.2.3 低通滤波电路38-39
• 4.3 信号处理模块硬件设计39-44
• 4.3.1 主控模块电路39-41
• 4.3.2 按键控制电路41-42
• 4.3.3 显示报警电路42
• 4.3.4 通信传输电路42-44
• 4.4 本章小结44-45
• 5 导电性包装材料内金属异物检测装置软件设计45-54
• 5.1 信号发生模块程序设计45-46
• 5.2 信号处理模块程序设计46-53
• 5.2.1 信号处理模块主程序47-48
• 5.2.2 按键控制48-50
• 5.2.3 数字滤波50-51
• 5.2.4 检测报警51-52
• 5.2.5 显示控制52-53
• 5.3 本章小结53-54
• 结论54-56
• 参考文献56-58
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况58-59
• 致谢59-60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 罗茂凰;食品安全和食源性疾病[J];口岸卫生控制;2003年03期

2 肖永清;;铝箔材料凸显优势,绿动未来[J];上海包装;2013年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 焦丽敏;我国食品安全监管体制的困境与出路研究[D];西北大学;2008年

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本文编号：347065