【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,畜牧業(yè)發(fā)展進(jìn)入到一個(gè)新的階段,現(xiàn)代牧場的規(guī)�；B(yǎng)殖取代了傳統(tǒng)的散戶養(yǎng)殖。本文基于這樣的背景和條件下,提出了一種新的奶牛個(gè)體產(chǎn)奶量信息采集計(jì)量的方法—基于紅外光幕的非接觸原奶計(jì)量檢測系統(tǒng)。其目的是實(shí)現(xiàn)高效率、高精度、非接觸奶量的計(jì)量。本文通過對國內(nèi)外氣液兩相流的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,建立了彈狀和塞狀原奶氣液兩相流微管內(nèi)流動(dòng)模型。通過對比國內(nèi)外現(xiàn)有的流體測速系統(tǒng),提出并設(shè)計(jì)了以紅外檢測技術(shù)為基礎(chǔ)的紅外光幕計(jì)量檢測系統(tǒng)。利用具有抗干擾性的紅外脈沖作為光幕,實(shí)現(xiàn)非接觸、高精度流量檢測,配合數(shù)據(jù)無線傳輸至云平臺(tái),實(shí)現(xiàn)奶牛產(chǎn)奶信息在線監(jiān)測。本文通過硬件、軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了紅外光幕對原奶流動(dòng)情況的信號(hào)采集,利用NI公司的DAQ USB-6251采集卡將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、存儲(chǔ),并利用隨機(jī)過程的互相關(guān)理論對多個(gè)信號(hào)采集點(diǎn)進(jìn)行了時(shí)域分析、頻譜分析以及互相關(guān)分析,并在分析過程中利用高速攝影機(jī)對該兩相流拍照作為信號(hào)分析的同步對照,實(shí)現(xiàn)了采用紅外光幕非接觸方式識(shí)別微管內(nèi)氣液兩相流中的原奶。為進(jìn)一步深入研究氣液兩相流的流型識(shí)別、兩相流流動(dòng)機(jī)理等研究提供理論探索,也為后續(xù)研究實(shí)現(xiàn)紅外非接觸計(jì)量原奶流量等研究提供實(shí)踐探索。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S818.3;TP274
【圖文】：

供奶牛身體情況預(yù)測，奶量預(yù)測機(jī)制，為后端液態(tài)奶生產(chǎn)提供產(chǎn)量預(yù)報(bào)逡逑系統(tǒng)由紅外檢測計(jì)量模塊、奶牛無線身份識(shí)別模塊、奶站管理上位機(jī)、移動(dòng)通信無線數(shù)逡逑據(jù)傳輸及云平臺(tái)模塊、系統(tǒng)原理框圖如圖１．１所示。系統(tǒng)采用的主要技術(shù)介紹如下：逡逑奶牛進(jìn)邐自動(dòng)化逡逑入自助邐擠奶機(jī)逡逑奶牛佩邋化機(jī)械＾器開始邐非接觸逡逑戴可識(shí)＿、奶平工作，■？紅外計(jì)上位機(jī)逡逑別身巧邐臺(tái)，讀邐原奶通邐量模塊？邐五平臺(tái)逡逑取耳標(biāo)邐過管道邐‘逡逑信息邐傳輸逡逑圖１．邋１奶量電子計(jì)量系統(tǒng)原理圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｍｉｌｋ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ邋ｍｅｔｅｒｉｎｇ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ逡逑１．紅外非接觸檢測計(jì)量模塊逡逑采用紅外光檢測技術(shù)對原奶實(shí)現(xiàn)非接觸檢測計(jì)量。在沿水平管道一定距離處安裝兩對具逡逑有相同物理效應(yīng)且尺寸大小完全＿邋－樣的紅外傳感器，且每一對紅外傳感器都由發(fā)射器和接收逡逑器組成，他們都是沿管道截面直徑相對安裝的，在它們之間就形成了一堵紅外光墻。當(dāng)紅外逡逑光發(fā)射器以一定的頻率發(fā)射出具有一定能量的紅外光束照射在管道內(nèi)流動(dòng)的原奶，由于紅外逡逑光通過液體和通過氣泡的衰減程度是不同的，紅外傳感器的接收端接收到的信號(hào)也是不同的，逡逑分析這些信號(hào)，從而得到原奶流速及個(gè)體產(chǎn)奶量。逡逑２．無線奶牛身份識(shí)別器逡逑為了實(shí)現(xiàn)奶牛數(shù)字化健康養(yǎng)殖

圖２．２互相關(guān)函數(shù)圖形逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｃｒｏｓｓ－ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ邋ｇｒａｐｈ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｆｕｎｃｔｉｏｎ逡逑如圖２．邋２，其互相關(guān)函數(shù)峰值時(shí)刻反映兩信號(hào)時(shí)差。圖２．２中在Ｔ邋＝邋Ａｔ時(shí)刻達(dá)到最逡逑大值，則說明ｙ（ｔ）導(dǎo)前Ａｔ時(shí)間時(shí)，隨機(jī)信號(hào)ｘ（ｔ）與ｙＣｔ）的相似程度最大，通常采用互相關(guān)系數(shù)逡逑表示互相關(guān)程度。關(guān)系式為公式（２－４）：逡逑Ｐｖｖ邋⑴＝—邐＾邐（２－４邋）逡逑互相關(guān)系數(shù)取值范圍為０到１之間，互相關(guān)系數(shù)值越大表示兩個(gè)信號(hào)的互相關(guān)性越強(qiáng)。逡逑若兩個(gè)隨機(jī)信號(hào)ｘ（ｔ）和ｙ（ｔ）沒有同頻率周期成分，則當(dāng)ｒ邋—００時(shí)，有／？“Ｔ）邋＝邋［ｉ』ｙ’逡逑此時(shí)有Ｐ；ｃｙ（Ｔ）邋＝０，則表示兩個(gè)信號(hào)不相關(guān)。通常情況下通過互相關(guān)系數(shù)隸屬于以下取值范逡逑１４逡逑

在微管檢測段設(shè)置紅外光幕，在沿管道截面直徑相對安裝兩組紅外光幕，每組都接收器組成，且這兩組光幕具有尺寸大小完全相同，物理效應(yīng)完全相同的性質(zhì)，道的上，下游。當(dāng)原奶在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，攜帶有一定能量的紅外光束從紅外光發(fā)頻率照射流體。由于不同物質(zhì)之間對紅外光的吸收能力不同，使入射能量出現(xiàn)減。紅外光被吸收？部分能量后到達(dá)對面的接收器，在接收端將接收到不同的外信號(hào)。這樣，在發(fā)射端和接收端之間就形成了一堵紅外光墻。如圖３．１紅外示，微管外徑１０＿、內(nèi)徑６＿，水平方向流動(dòng)，其中Ｔ１和Ｒ１組成上游紅Ｒ２組成下游紅外光幕，其中Ｔ１、Ｔ２為紅外發(fā)射端照射兩相流，Ｒ１、Ｒ２為紅外、Ｔ２被兩相流遮擋后變化的紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)化為變化的電壓信號(hào)。當(dāng)流體在管道內(nèi)管道的各種隨機(jī)擾動(dòng)，基于隨機(jī)信號(hào)互相關(guān)理論在短距離Ｌ內(nèi)，我們可認(rèn)為流有一致性。運(yùn)用隨機(jī)信號(hào)互相關(guān)理論測量精度與流體的溫度、濃度、介質(zhì)成分。本實(shí)驗(yàn)設(shè)置上下游紅外光幕間距Ｌ為２０．０ｍｍ。逡逑＿邐

本文編號(hào)：2765358