基于红外光幕非接触原奶计量检测系统
发布时间：2020-07-22 04:57
【摘要】：随着科学技术的发展,畜牧业发展进入到一个新的阶段,现代牧场的规模化养殖取代了传统的散户养殖。本文基于这样的背景和条件下,提出了一种新的奶牛个体产奶量信息采集计量的方法—基于红外光幕的非接触原奶计量检测系统。其目的是实现高效率、高精度、非接触奶量的计量。本文通过对国内外气液两相流的研究现状及发展趋势,建立了弹状和塞状原奶气液两相流微管内流动模型。通过对比国内外现有的流体测速系统,提出并设计了以红外检测技术为基础的红外光幕计量检测系统。利用具有抗干扰性的红外脉冲作为光幕,实现非接触、高精度流量检测,配合数据无线传输至云平台,实现奶牛产奶信息在线监测。本文通过硬件、软件设计实现了红外光幕对原奶流动情况的信号采集,利用NI公司的DAQ USB-6251采集卡将采集到的数据进行分析、存储,并利用随机过程的互相关理论对多个信号采集点进行了时域分析、频谱分析以及互相关分析,并在分析过程中利用高速摄影机对该两相流拍照作为信号分析的同步对照,实现了采用红外光幕非接触方式识别微管内气液两相流中的原奶。为进一步深入研究气液两相流的流型识别、两相流流动机理等研究提供理论探索,也为后续研究实现红外非接触计量原奶流量等研究提供实践探索。
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S818.3;TP274
【图文】：
供奶牛身体情况预测，奶量预测机制，为后端液态奶生产提供产量预报逡逑系统由红外检测计量模块、奶牛无线身份识别模块、奶站管理上位机、移动通信无线数逡逑据传输及云平台模块、系统原理框图如图１．１所示。系统采用的主要技术介绍如下：逡逑奶牛进逦自动化逡逑入自助逦挤奶机逡逑奶牛佩邋化机械＾器开始逦非接触逡逑戴可识＿、奶平工作，■？红外计上位机逡逑别身巧逦台，读逦原奶通逦量模块？逦五平台逡逑取耳标逦过管道逦‘逡逑信息逦传输逡逑图１．邋１奶量电子计量系统原理图逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｍｉｌｋ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ邋ｍｅｔｅｒｉｎｇ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ逡逑１．红外非接触检测计量模块逡逑采用红外光检测技术对原奶实现非接触检测计量。在沿水平管道一定距离处安装两对具逡逑有相同物理效应且尺寸大小完全＿邋－样的红外传感器，且每一对红外传感器都由发射器和接收逡逑器组成，他们都是沿管道截面直径相对安装的，在它们之间就形成了一堵红外光墙。当红外逡逑光发射器以一定的频率发射出具有一定能量的红外光束照射在管道内流动的原奶，由于红外逡逑光通过液体和通过气泡的衰减程度是不同的，红外传感器的接收端接收到的信号也是不同的，逡逑分析这些信号，从而得到原奶流速及个体产奶量。逡逑２．无线奶牛身份识别器逡逑为了实现奶牛数字化健康养殖
图２．２互相关函数图形逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｃｒｏｓｓ－ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ邋ｇｒａｐｈ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｆｕｎｃｔｉｏｎ逡逑如图２．邋２，其互相关函数峰值时刻反映两信号时差。图２．２中在Ｔ邋＝邋Ａｔ时刻达到最逡逑大值，则说明ｙ（ｔ）导前Ａｔ时间时，随机信号ｘ（ｔ）与ｙＣｔ）的相似程度最大，通常采用互相关系数逡逑表示互相关程度。关系式为公式（２－４）：逡逑Ｐｖｖ邋⑴＝—逦＾逦（２－４邋）逡逑互相关系数取值范围为０到１之间，互相关系数值越大表示两个信号的互相关性越强。逡逑若两个随机信号ｘ（ｔ）和ｙ（ｔ）没有同频率周期成分，则当ｒ邋—００时，有／？“Ｔ）邋＝邋［ｉ』ｙ’逡逑此时有Ｐ；ｃｙ（Ｔ）邋＝０，则表示两个信号不相关。通常情况下通过互相关系数隶属于以下取值范逡逑１４逡逑
在微管检测段设置红外光幕，在沿管道截面直径相对安装两组红外光幕，每组都接收器组成，且这两组光幕具有尺寸大小完全相同，物理效应完全相同的性质，道的上，下游。当原奶在管道内流动时，携带有一定能量的红外光束从红外光发频率照射流体。由于不同物质之间对红外光的吸收能力不同，使入射能量出现减。红外光被吸收？部分能量后到达对面的接收器，在接收端将接收到不同的外信号。这样，在发射端和接收端之间就形成了一堵红外光墙。如图３．１红外示，微管外径１０＿、内径６＿，水平方向流动，其中Ｔ１和Ｒ１组成上游红Ｒ２组成下游红外光幕，其中Ｔ１、Ｔ２为红外发射端照射两相流，Ｒ１、Ｒ２为红外、Ｔ２被两相流遮挡后变化的红外光信号转化为变化的电压信号。当流体在管道内管道的各种随机扰动，基于随机信号互相关理论在短距离Ｌ内，我们可认为流有一致性。运用随机信号互相关理论测量精度与流体的温度、浓度、介质成分。本实验设置上下游红外光幕间距Ｌ为２０．０ｍｍ。逡逑＿逦
本文编号：2765358
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S818.3;TP274
【图文】：
供奶牛身体情况预测，奶量预测机制，为后端液态奶生产提供产量预报逡逑系统由红外检测计量模块、奶牛无线身份识别模块、奶站管理上位机、移动通信无线数逡逑据传输及云平台模块、系统原理框图如图１．１所示。系统采用的主要技术介绍如下：逡逑奶牛进逦自动化逡逑入自助逦挤奶机逡逑奶牛佩邋化机械＾器开始逦非接触逡逑戴可识＿、奶平工作，■？红外计上位机逡逑别身巧逦台，读逦原奶通逦量模块？逦五平台逡逑取耳标逦过管道逦‘逡逑信息逦传输逡逑图１．邋１奶量电子计量系统原理图逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｍｉｌｋ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ邋ｍｅｔｅｒｉｎｇ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ逡逑１．红外非接触检测计量模块逡逑采用红外光检测技术对原奶实现非接触检测计量。在沿水平管道一定距离处安装两对具逡逑有相同物理效应且尺寸大小完全＿邋－样的红外传感器，且每一对红外传感器都由发射器和接收逡逑器组成，他们都是沿管道截面直径相对安装的，在它们之间就形成了一堵红外光墙。当红外逡逑光发射器以一定的频率发射出具有一定能量的红外光束照射在管道内流动的原奶，由于红外逡逑光通过液体和通过气泡的衰减程度是不同的，红外传感器的接收端接收到的信号也是不同的，逡逑分析这些信号，从而得到原奶流速及个体产奶量。逡逑２．无线奶牛身份识别器逡逑为了实现奶牛数字化健康养殖
图２．２互相关函数图形逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｃｒｏｓｓ－ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ邋ｇｒａｐｈ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｆｕｎｃｔｉｏｎ逡逑如图２．邋２，其互相关函数峰值时刻反映两信号时差。图２．２中在Ｔ邋＝邋Ａｔ时刻达到最逡逑大值，则说明ｙ（ｔ）导前Ａｔ时间时，随机信号ｘ（ｔ）与ｙＣｔ）的相似程度最大，通常采用互相关系数逡逑表示互相关程度。关系式为公式（２－４）：逡逑Ｐｖｖ邋⑴＝—逦＾逦（２－４邋）逡逑互相关系数取值范围为０到１之间，互相关系数值越大表示两个信号的互相关性越强。逡逑若两个随机信号ｘ（ｔ）和ｙ（ｔ）没有同频率周期成分，则当ｒ邋—００时，有／？“Ｔ）邋＝邋［ｉ』ｙ’逡逑此时有Ｐ；ｃｙ（Ｔ）邋＝０，则表示两个信号不相关。通常情况下通过互相关系数隶属于以下取值范逡逑１４逡逑
在微管检测段设置红外光幕，在沿管道截面直径相对安装两组红外光幕，每组都接收器组成，且这两组光幕具有尺寸大小完全相同，物理效应完全相同的性质，道的上，下游。当原奶在管道内流动时，携带有一定能量的红外光束从红外光发频率照射流体。由于不同物质之间对红外光的吸收能力不同，使入射能量出现减。红外光被吸收？部分能量后到达对面的接收器，在接收端将接收到不同的外信号。这样，在发射端和接收端之间就形成了一堵红外光墙。如图３．１红外示，微管外径１０＿、内径６＿，水平方向流动，其中Ｔ１和Ｒ１组成上游红Ｒ２组成下游红外光幕，其中Ｔ１、Ｔ２为红外发射端照射两相流，Ｒ１、Ｒ２为红外、Ｔ２被两相流遮挡后变化的红外光信号转化为变化的电压信号。当流体在管道内管道的各种随机扰动，基于随机信号互相关理论在短距离Ｌ内，我们可认为流有一致性。运用随机信号互相关理论测量精度与流体的温度、浓度、介质成分。本实验设置上下游红外光幕间距Ｌ为２０．０ｍｍ。逡逑＿逦
本文编号：2765358
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