广西计量检测研究院

广西计量检测研究院（精选七篇）

广西计量检测研究院 篇1

关键词：散粒,食品,计量,包装

在传统的散粒包装过程中多以平铺分段的方式来进行, 此种包装的方式无法对不合规计量包装单位进行补填流程, 进而无法对包装与计量效果进行有效的弥补。本文基于这个目的与问题对散粒包装小剂量自动计量设备进行系统的介绍。在设备的设计与运作过程中主要是通过容积方式来对散粒食品进行计量的, 并通过称重传感器, 力矩平衡, 补称杯等方式来进行二次补充。在保障了计量准确性的基础上, 满足包装流程的合规标准。希望通过本文的研究能够为今后相关设备的设计与使用提供必要的理论基础与实践指导。

1 设备结构及其特点

设备的整体结构可以分为:机械架体、电子称量原件、转台、补称原件等主要部分构成。其具体设计原则如下:

1) 设备采用机电一体化设计理念, 对各个原件的动力分布进行整体的规划, 使得设备在使用的过程中更具有操作性。2) 计量设备与下料装置进行联动, 充分保障了计量与包装流程的联系性与可控性。并利用微调等方式从容积与重量两个层面上保障计量的准确性。3) 以取杯器为基本的计量容器, 与托盘采用可分离结构, 即提高了装填与计量的效率, 同时也使得后续包装流程的顺利进行。在配合人工的前提下达到最大的工作效能。4) 以自动感应的电光开关为控制依托, 加大了设备的电气集成程度。

2 设备工作原理与计量控制

2.1 设备工作原理

从设备的功能角度入手, 其需要完成散粒物料的充填、计量、校队与补填等操作, 并为了提高工作效率, 在实际的设备设计过程中采用自动回旋定位装置来进行补充。

1) 在填充工具的工作原理方面:是利用光电感应作为下料开关来完成物料的自动装填的。在承台上端配备的电子开关自动检测下方的装成杯状态, 在检测有杯的前提下, 称量杯进行九十度反转, 进而完成物料填充工作。2) 称量杯工作原理方面:称量杯工作是采用定时开放的基础计量方式来对散粒物料进行计量的。在计量的过程中分为检测与装填两个部分。在计量部分中采用延时开关的方式来进行。根据散粒下料速度以及装填总量设定下料时间。而检测部分则是与上述的光电感应开关进行联动。而后续即可开启下料口以完成下次物料的装填与称量。3) 称重的效核方面:上述的部分工艺流程仅能够完成按照一定的下料时间来进行装填, 无法完成装填计量工作。而在实际的操作过程中则可以分为两种情况:一种是装填杯与物料的总重量合规, 即重量等于设定重量或者重量误差小于允许误差。此种情况下认为计量与装填合规, 可以进行下一步操作;另一种情况是重量误差超过计量误差范围, 在此种情况下则通过电信号的形式予以反馈。在反馈的过程中又分为两种形式。一种形式是装填物料计量过大, 需要进行剔除, 此种剔除需要进行人工完成, 因此在工作设备上表现为红色提示灯进行提示;而另一种情况则是计量过小, 此种形式下需要进行补填, 补填的方式又转台来完成。在转台上同时植入4个称量杯, 对应不同的下料时间。在物料需要补填的过程中, 转台根据计量结果转到特定的称量杯下, 不同的称量杯对应不同的补填标准。本套设备一共可以设定三种不同的补填规模以适应实际的生产。4) 出料方面:出料方面相对简单, 由上述的计量单元与机械单元相联动。计量单元检测合规的信号最为机械单元启动的开关标志。在机械单元开关启动后, 下方的装填杯自动脱落, 并由人工放置到传送带上以供后续流程使用。

2.2 计量控制

计量控制在整套设备的设计过程中十分的重要。其是保障计量准确与计量有效性的核心部分。在此部分规划的过程中主要采用了两种手段来进行实现。第一种方式是采用杯差的方式来对不同计量杯的反转进行规划。计量杯之间按照顺时针方式高差分别为2cm, 此种杯差的设计一方面能够按照系统设定完成相应的翻转工作;另一方面可以根据后续的补填方式来对特定重量的称量杯进行反转, 方便了补填工作的进行。另一方面则是采用整体称量的方式来进行。托架自身的重量是一个恒定值, 而杯体重量之间的误差也在允许范围之内, 因此实际的称量对比值仅表现为物料计量的大小。利用此种方式来进行的装填与计量在一定程度上所反应的是一种相对的合规性。即是不对具体的数值进行计量, 而仅仅是通过与标准重量的对比来得到合规性判断。此种计量的规划方式极大的降低了工作的技术要求, 进而提高了工作效率与合规性。同时, 在本套设备实际使用的过程中我们发现补填装料的时间为整体装料时间的65%左右, 而在忽略补填的前提下, 即首次装料的整体合规性能够达到98%以上。这也就说明利用初步的装填方式就可以达到良好的合规性。在上述背景的前提下, 我们可以删除补填单元, 而采用人工剔除的方式来进行。对异常装填的物料采用人工提出, 回归装填料斗的方式来进行。此种方式也可以在一定程度上提高设备的单位出货量, 进而提高整体的工作效率。

3 设备使用与设计优化

在设备的设计与后续的实际使用过程中我们认为可以从如下几个方面来进行优化, 使其在使用的过程中更为人性化与效率化。1) 本设备计量检测是采用机械方式来进行的。此种方式的规划自身容易带来机械误差, 并且随着设备使用寿命的延长, 机械误差加大。而在后续的使用与设计过程中可以采用电子化方式来进行替代。进而进一步提高计量的准确性。2) 本设备在使用的过程中需要人工的配合, 虽然人工需求与人工压力相对较少, 但是在部分特定的环境下人工参与的引入也是不利于系统化包装体系的落实的。因此, 在后续的设计与使用过程中利用电子化与信息化手段来替代人工的引入是后续设计与研究的发展方向。

4 总结

散粒食品包装过程中的计量相对繁琐。本文以现行广泛使用的半自动化装填装置为例对其中自动计量部分的结构与工作原理进行分析。并针对其设计与实际使用过程中可能存在的问题提出了可行的优化对策与研究方向。希望通过本文的研究能够为今后的设计与科研提供必要的理论基础与实践指导。

参考文献

[1]许德群, 盛军, 刘欣.散粒 (粉) 料小剂量自动计量设备的设计[J].包装与食品机械, 2013.

[2]李一博.磁致伸缩多参数罐储自动计量系统关键技术研究[D].天津大学, 2004.

[3]廖梅.储罐自动计量研究及系统实现[D].河海大学, 2001.

广西计量检测研究院 篇2

——深圳市计量质量检测研究院“食品检测实验室开放日”见闻

□ 本报记者 傅江平

近日，深圳市计量质量检测研究院迎来了近20名市民代表和媒体记者。这是该院为提升民众对食品质量安全的信心，提高社会对食品检测的认知度，组织开展的“食品检测实验室开放日”活动。

在参观过程中，该院的专业技术人员向市民代表们介绍了食品检测相关知识，并针对大家目前比较关心的大米镉超标、掺假羊肉等食品安全问题做了详细解答。随后，市民代表们体验了农药残留快速检测、食品添加剂检测以及微生物检测全过程。大家纷纷表示，“参观并亲身体验食品检测过程后，对深圳的食品安全更有信心了”。

深圳市计量质量检测研究院的工作人员还现场示范了农药速测卡的使用方法。首先，将2~3滴洗脱液滴在蔬菜表面，然后将蔬菜上的洗脱液滴在速测卡的白色药片上。白色药片如变成蓝色为正常，不变色则代表有农药残留物，整个检测过程只需15分钟左右。

市民代表们最关心的问题，仍是食品中的添加剂是否安全。对此，该院实验室的专家解释说，食品添加剂主要是为了延长食品保质期，我国食品部门对使用食品添加剂有着严格规定，按标准使用添加剂是对人体无害的。“市民对添加剂有一定的误解，很容易把食品添加剂和非法添加剂混淆。如苏丹红、三聚氰胺、硼砂等这些都属于非法添加剂，对人体有害，但食品添加剂一般是从天然物质中提取的，食用后可以自然排出体外。”虽然得到“适量便无害”的答复，但仍有不少市民代表觉得，食品最好不要添加添加剂，“保质期短了，我们购买时量就少一点，吃完了再去买更新鲜。”对此，专家表示不现实，“现今的食物生产大都采取机械化批量生产，完全不添加添加剂，会使得保质、运输非常困难。”

从今年起，我国强制性食品安全国家标准《预包装食品营养标签通则》正式实施，其要求预包装食品营养标签上要明确标注各类营养素含量。但不少市民对于营养标签的内容以及用途并不了解，甚至部分老年朋友还不知道食品包装上有营养标签。“营养标签标注了该食品内的脂肪、蛋白质、碳水化合物和能量等营养素含量。”实验室的专家告诉记者，由于营养标签上的数据是以百分比的形式出现，所以许多市民会误认为是该食品营养素含量的百分比，“其实营养标签上的数据，是代表一个正常人食用了这个食物后，获得的营养素是一天所需的百分比”。那是否是营养标签中的营养素含量越高就对人体越好？专家认为，食品营养标签就是为了引导人们的合理膳食，消费者在购买食品时，应该根据个人膳食情况做出选择，而非一味追求营养素含量高的食品。

燃气自动计量与检测系统研究 篇3

1 基本原理

1.1 燃气计量原理

燃气计量表属于一种机械波计量, 其主要由接收器、发送器两种组成。燃气计量仪表中的传感器比较特殊, 一些仪表具有接收和发送双重功能, 同时还可以实现电信号之间的转换。燃气仪表无论采用何种设计, 均要考虑到计量精度, 仪表的计量精度的影响因素为时间和速度, 由这两种因素共同决定计量精度。但是仪表的传播速度由温度控制, 因此可以得出331.45 1+T273.15≈331.45+0.607T.如果要保证燃气自动计量表的测量精度, 则应该从定时器和传感器的精度上进行提高。

1.2 燃气自检原理

燃气的自检原理主要是通过管道的阀门控制管内液体或者气体的流通, 检测管内的压力、流量和方向。目前采用的阀门动力传送方式主要为流体传统和电动机电能转换, 其中, 流体的流动分为气体流动和液体流动两种模式。气压流动主要是以压缩空气作为工作介质, 其他传动具有无污染、容易获取、流动阻力小等特点, 可以适应多条件变化的恶劣环境。但是气压传动的阀门检测却存在着压缩气源不易得到、噪声大和稳定性差等特点。液压传动主要借助液压执行机构将液压转化为机械能, 从而驱动阀门的传动系统。液压传动存在着体积大、拆装困难、对维护的要求相当高等特点。电动阀门装置主要由阀门电动装置与阀门组合, 可以有效控制水、空气、蒸汽等液体的流动。

2 燃气自动计量工作流程及设计

2.1 燃气自动计量流程

燃气自动计量系统设置有自动操作和手动操作两个模式, 可以根据用户的需要进行随意调整。燃气自动计量工作流程为:发射电路接收单片机输入的方波信号, 此信号的频率为固定频率, 必须借用脉冲变压器进行信号发射, 发射开始则计量开始。当接收器收到回波信号后, 经过放大器放大之后传输到检测电路。如果检测为回波信号, 则发送信号到单片机, 表示已经接收到信号。单片机接收到回波信号之后, 计量表计时停止。

2.2 燃气自动计量设计

燃气自动计量系统包括发射电路、接收电路、检波电路等几个部分。发射电路的发射驱动选用脉冲变压器, 可以有效解决仪表传播过程中的能量衰减问题, 并避免普通电路功率和驱动能力均较低等问题。发射电路不利于仪表接收, 但是采用脉冲变压器之后则可以有效提高电压值, 同时增强回波能量和信号接收的成功率。接收电路在接收到回波信号之后, 由于电压效应会极大限度地降低, 因此回波信号的电压也会降低, 电压值会急速下降。而这种极低的电压信号不能够被直接传回到检波电路之中, 必须经过放大器放大。检波电路中带宽和频率通过增加或者减少外部电阻和电容来进行调配。如果输入的检波频率与核心检测部件的频率一致, 则会产生高电平;否则就会产生低电平。

3 燃气检测系统设计

3.1 检测系统设计

燃气表检测系统主要应用了电子技术、机械设计和智能仪器仪表开发技术, 并且燃气表检测系统还必须完成软硬件设计和工装设计。系统设计涉及范围较广, 并需要坚持“高效、安全、实用”基本原则。阀门参数自动检测系统在方案设计的时候, 必须要处理好收集的数据, 对于一些不合格判断情况及时记录。该燃气检测系统实现自动化自检、执行和控制融合功能, 更是以控制机作为核心, 将多个部件组合起来完成了一体化结构设计。检测系统通过数据采集卡采集数据, 随后便将数据传输到上位机中, 再由上位机中的软件分析检测结果。

3.2 电参数测量

燃气检测系统中的电参数测量作为检测系统的核心工程, 其必须要完成对燃气表内部阀门的内阻和动态电流的测定, 然后利用串接方式在电机阀门负载回路中采用标准采样电阻R将电流量转变为电压量。燃气检测系统的检测精度则会因为采样电阻为纯阻性元件、检测过程中不会引起电流波形畸变而得到保障。另外, 选择采样电阻时, 一般选用的阻值较小, 需要对电压值进行放大处理, 然后再采用采集卡进行测量。目前阀门系统采用的仪表放大器为通用的INAI28U芯片, 此芯片的主要优势在于其功耗低、精度高, 只需要连接耽搁的电阻即可对放大增益元件进行控制。计算电路中的放大电流值时, 由于INA128U芯片的输出管脚连接到数据采集卡的模拟输入点, 采样的电阻值为1, 所以采集卡获得电压值其实就是放大电流值。

3.3 燃气检测系统功能简介

燃气检测系统以工控机为核心部分, 其结合NI数据采集卡实现对电路各个模块的检测, 具有自动开关电机阀门功能。自动检测系统用户主要采用键盘和鼠标进行操作, 选择不同检测电压进行检查, 结果通过显示器显示, 最后再进行数据保存。检测软件操作时, 使用按钮启动装置, 实现了阀门内阻、电流量等电信号的转换, 然后再由数据采集卡完成数据采集任务, 并将数据输送到工控机中处理。在阀门运动过程中, 由摄像头拍摄阀门的不同状态, 然后对图片进行分析处理。此过程不需要对整个运动距离测量, 也可通过反射式传感器来判断运动的有无。

3.4 燃气检测系统测量与模块

3.4.1 燃气检测测量与控制模块

燃气检测的核心功能为测量和控制两个部分, 其主要起到了数据采集和控制作用, 其负责采集阀门电路中的各种信号, 然后将数据传输到工控机。该模块主要负责NI公司生产的PCI-6220采集。除完成基本的数据处理任务之后, 还要实现信号检测控制。各项参数为:16位分辨率、16个模拟通道、250 k S/s的采样率、24个自定义数字IO通道和2个计数器/定时器通道。

3.4.2 人机控制模块

燃气检测系统必须要保持界面简洁, 适合于工业生产应用, 同时也还要能在流水线上使用, 可清楚地将各种信息明了地显示在显示器上。对于显示界面, 必须进行适当的美化和加工, 具有不同的显示逻辑, 更方便人们操作使用。燃气检测系统分为A/B板, 操作人员在进行A板检测的时候, 必须要求B板已经完成检测, 并且已经按照检测结果进行分类。检测完成之后再对待测产品进行检测, 以提升流水线的作业效率。A, B板工装上各自安装有两个按键的LED显示灯, 指示灯的状态一共分为三种: (1) 熄灭状态, 即LED亮度变为暗; (2) 等待检测状态, 即LED等变为中等亮度; (3) 检测状态, 即LED检测灯为最亮状态。用户可以根据指示灯的亮度来判断检测状态, 检测中, 只需要按下任意一个指示灯, 即可开启工装检测状态。检测完成之后LED的指示灯亮度会自动调节到待检测状态。

4 结束语

随着我国工艺技术水平的不断提高, 燃气自动计量和检测系统工艺技术日益成熟, 其对于我国燃气运输和燃气计量具有非常重要的意义。自动计量作为当前燃气计量的主流方式, 其计量的准确度关系到燃气企业与燃气用户两方的利益, 因此, 在燃气计量系统升级中, 必须以提升计量准确度为原则, 从而实现对燃气的准确计量。本文针对燃气自动计量与检测系统进行了分析和探讨, 希望能为促进燃气准确计量和安全使用工作提供建议。

摘要：随着新能源应用的日益广泛, 燃气作为目前重要的工业生产和人们生活的主要能源, 对其进行计量和检测可有效监测燃气流通管道的情况, 对于确保燃气安全应用具有较大作用。从燃气自动计量和检测两个方面探讨, 为研究燃气安全运输、计量和安全使用提供重要参考。

关键词：天燃气,自动计量,检测系统,控制模块

参考文献

[1]余盛锋, 毛谦敏.燃气表阀门参数自动检测系统研究[J].自动化与仪表, 2014 (11) :16-19.

[2]潘颂哲, 蔡晋辉, 姚燕, 等.燃气调压器性能检测系统的研制[J].现代制造工程, 2014 (12) :82-86.

[3]刘家彤, 毛谦敏, 黄咏梅.膜式燃气表误差的快速检定技术研究[J].中国计量学院学报, 2013 (01) :14-18.

[4]黄和, 徐刚, 余汉成, 等.国内外天然气流量计量检测技术现状及进展[J].天然气与石油, 2012 (02) :42-47.

广西计量检测研究院 篇4

一、研究计量智能表结构及其工作原理意义

要想降低总计量表和分电表存在的计量误差, 找出并排除其中出现计量误差的各种原因, 减少总电表的电量计费与下面各分计量表总和之间的误差, 必须要弄清楚电力计量智能表的结构及其计量智能表的工作原理, 只有这样, 才能有针对性的从根本上降低或彻底排除总电表的电量计费与下面各分计量表总和之间的误差。

二、全电子式与机电一体式计量智能表的显著特点

目前被广泛使用的计量智能表实际上已经具有现代信息技术和通信技术以及计算机智能芯片技术, 基本上可以进行用电和用电计费自动化管理等一体化智能计费功能。从现在目前国内使用的智能电表计量的种类来看, 可分为两大类。全电子式智能计量电表的现代信息含量较高, 无论是计量功能, 还是对用电数据的处理能力大部分元器件都是由集成电路安装完成的, 基本上克服了传统的机械部件存在的弊端。机电一体式智能电度表其实就是在原机械式电度表的基础上添加了一部分零部件, 除比机械式电度表易于安装外, 计量功能大大增加, 测量误差相对较少, 其造价大大减低。全电子式智能计量电表和机电一体式智能电表相比, 全电子式智能计量电表的体积相对较小, 性能大大提高;更显著的特点就是精确度大大提高了, 本身的耗电量降低了, 误差相对就小了。这是全电子式智能计量电表被广泛使用的原因之一。

三、远程控制智能电力仪表的结构及工作原理

远程控制智能电力仪表尽管种类和结构不同, 但是其通过IC卡的工作原理基本都是相仿的。首先是用电客户持电力智能电量计费IC卡到用电管理大厅进行充值, 电力销售管理人员会将客户用电的多少写进IC卡;然后, 用电客户将IC卡插入到智能计量电表的刷卡区进行感应充值, 这样就实现了合闸供电的系统, 也就是说, 感应充值后, 智能计量电表就会按照事先输入的数据进行正常供电。随着时间的推移, 用电量的增加, 事先输入的数据电量数会逐渐减少, 直到降低到用尽数值时会自动报警提醒, 如果用电客户将电用完, 系统会自动报警并拉闸断电。此时, 用电客户持卡必须要到供电公司进行再次购买电力电能数据重新恢复供电。智能电力计量表通过连接计算机软件通过联网实施远程控制, 实现供断电功能。

四、对智能电力计量表的检验中发现的问题

1三种模式的优缺点。目前电力智能表的三种模式都有自己的特点。分时付费率智能表的特点是可以根据用电的平、峰以及谷三个时段分别计量收费, 实现国家规定的不同价格不同时段的收费模式, 但是, 分时付费率智能表不能实现在线收费、在线检测, 不能算是完全智能化电力计量。预付费电表虽然实现了先交钱即刻后用电的功能, 从工作效率的角度看, 确实省去了人工前去抄表的工作量, 节省了人力, 提高了工作效率, 但这种预付费电表模式不能对用电客户进行科学监管与国家的经济用电政策不协调。集中式远程自动抄表模式, 它通过一个传输介质将客户的用电信息直接传递给供电公司用户管理系统, 供电公司用户管理工作人员可以直接查看客户的用电数据, 实施监控用电, 及时发现问题, 及时处理, 基本实现传输, 管理和监控的功能。但是, 无论哪种智能表都有自己的缺陷, 直接影响着智能电表的测量数据。

2影响电力智能电表数值准确性的因素。一是电力智能电表是通过线圈产生磁场来实现测量功能的, 因此, 一旦智能电表外部有强磁场干扰就会直接影响智能表的测量数值。二是智能电表中电压回路磁通不对称, 必然会产生额外的扭矩, 或是增加的擦转矩补偿力矩, 一旦用补偿扭矩没有电流流过, 智能电表自己蠕动旋转, 必然导致智能电表的读数不准确。三是电流互感器产生的误差。电流互感器是整个电力计量装置中的重要部件, 从检验检测的问题结果来看, 电流互感器出现问题常常对整个电力计量装置产生重要的影响。如对电流互感器的变比倍率没有合理的选择, 必然会导致不准确的计量。电流互感器工作电流过小, 势必导致磁通密度相对较低, 增加了误差的几率, 所以选用互感器一定要选择适当的变压匝数比, 变压匝数比的大小要适宜。又如, 对电流互感器容量的选择是否合理也是影响计量准确性的关键, 外部导线的电阻阻抗仪表电流, 接触电阻的合理配置都势必会影响电流互感器的精度。四是电压互感器对电压变压器负载电流的敏感程度会直接影响度量的准确性。当导线通过接触点的连接电阻时, 电压降不可避免地发生会影响负载电压, 造成次级绕组电压不相等, 势必影响计量装置, 从而产生误差。

五、用电计量智能电表检验的改进策略

一是把好进货关, 同时对用电计量智能电表质量以及运行结果进行全程监控, 对检测结果及时进行统计分析, 发现问题及时排除, 并寻找产生的原因, 积累总结经验教训。二是对用电计量智能电表的标准化和运行过程实施监控, 依照相关的规章制度对智能计量表标准运行程序的过程进行质量监督。三是提高专业技术水平, 及时维护专业的管理信息系统, 加强管理和控制, 对智能电表的使用状态跟踪检查, 确保电力智能电表安全可靠、准确运行。

结语

总之, 要加强对电力智能电表误差的控制, 科学控制用电计量装置, 选用最新的科技产品, 不断运用新技术, 有效减低电能表计量数据的误差, 提高检测的准确性, 确实保证用电客户的合法经济权益。

摘要：针对总计量表和分电表存在的计量误差, 找出其中的原因, 设法排查存在计量误差的各种原因, 尽量排除误差的各种因素, 降低总电表的电量计费与下面各分计量表的总和之间误差的发生率, 让用电客户放心用电。

关键词：电力计量,智能表,检验检测,策略研究

参考文献

[1]钟祖荣.智能电表的工作原理[M].北京:教育科学出版社, 2010.

[2]刘晓凯.确保用电户的合法权益, 提高经济效益[J].中国电力, 2010 (01) .

[3]马迪酷.关于科学监管电力输送效益的思考[J].电力系统自动化, 2010 (09) .

[4]张璞扬.降低电力计量表误差的相关问题[M].上海:华东电力出版社, 2011.

广西计量检测研究院 篇5

血液透析机是进行血液透析、血液透析滤过和(或)血液滤过的医用电气设备,已广泛应用于临床,是肾功能衰竭患者赖以生存的重要手段。透析机通过将患者血液在透析器中进行滤过,清除血液内的毒素、代谢废物和多余电解质,并将透析后的血液返回患者体内。目前,我国各级医院拥有的血液透析机数量庞大、种类繁多,质量参差不齐。在治疗过程中,血液透析机直接与患者动/静脉相连接,间接参与患者血液循环。因此,血液透析机的电导率、p H值、温度、压力、流量等各项计量指标的准确性不仅影响到透析治疗的效果,而且直接关系到患者的生命安全[1,2,3,4]。因而,定期对血液透析机进行计量检测,确保其为临床提供的数据科学、准确、可靠和有效并符合相关要求非常重要[5,6]。总体来看,当前能进行血液透析机计量校准工作的仪器设备很少,主要由国外企业掌握。本文通过分析血液透析机计量检测参数的指标要求和检测设备的发展状况,探讨计量检测技术的研究进展。

2 血液透析机计量校准设备

到目前为止,国内仅有少数计量检测研究院在从事血液透析机校准规范的研究工作,包括中国计量科学研究院、广州市计量检测技术研究院、杭州市计量研究院等,并制定了《血液透析装置校准规范》、《浙江省地方计量校准规范———血液透析机》等规范文件。然而,国内几乎没有研究机构进行血液透析机计量校准设备的研制工作。目前,市场上在售的此类检测设备只有美国梅萨质保仪表公司的血液透析机测试仪90XL(如图1所示)和瑞典奥利科生产的HDM97、HDM99型便携式血液透析机质量检测仪(如图2所示)。90XL检测的参数有电导率、p H值、温度和压力,测量对象是血透机内的透析液或者是血透时使用的水。通过分析发现,该检测仪具有体积小、使用简单、便于携带的特点,在血液透析机校准测试中具有一定实用性。但是该检测仪不能检测血透机流量,包括透析液流量、肝素泵流量和脱水流量,而流量检测同样是血透机校准的重要指标之一。HDM97、HDM99测量参数包括电导率、温度、压力、p H值和流速等,具备多个参数同时测量、适用多品牌血液透析机、自动温度修正等特点。

从产品报告来看,此2类血液透析机计量校准设备能对透析机的主要参数进行计量检测,为医护人员判定透析机的工作状况提供数据支持。

3 血液透析机计量校准检测技术

血液透析机在我国属于政府重点监管目录中的第三类高风险设备,一旦电导率、温度、p H值、压力、流量等计量指标出现错误,将会给患者生命安全带来极大威胁。下面逐一概括血液透析机质量控制指标检测的重要性和校准设备涉及的技术方法。

3.1 电导率测量

透析液是含有多种离子和非离子物质的溶液,离子浓度越大,导电能力越强,即透析液电导率越大。因此,电导率是透析液离子浓度的一个综合反映指标。临床检验结果证明,电导率低于设定值,将会引起患者低钠血症,出现急性溶血、头痛、恶心、胸闷、血压降低、呼吸困难,严重时出现抽搐、昏迷死亡等危险情况;电导率高于设定值会导致透析液中钠成分增加,引起患者高钠血症,造成患者细胞内脱水,导致患者出现透析后高血压、口渴等症状。根据《YY 0054-2003血液透析、血液透析滤过和血液滤过设备》中的要求:“当透析液浓度超过电导率预置值±5%时,应发出声光报警,并阻止透析液进入透析器(或滤过器)”,为确保透析机准确检测透析液电导率,需要对透析机电导率检测装置进行定期校准。

电导率的物理意义是:1 cm3电解质溶液所具有的电导。计算公式如(1)所示:

式中,S为溶液电导率;L为两极板间长度;A为电解质溶液横截面面积;R为溶液电阻。其中,L/A与电极的几何尺寸和距离有关,对于给定的电极是常量,即电极常数K(K=L/A)。公式1是电导率测量的主要理论依据[7,8,9,10,11]。

电导池(电极)是测量电导率的传感器,其等效电路如图3所示[12]。

图3中,Rx为电导池的介质电阻,单位为Ω;Cp为极间电容和分布电容,单位为F;Cx为极化效应产生的电容,单位为F。

目前,市场上有比较成熟的电导率电极可供选用。根据测量精度不同而性能各异,在选择电导率电极作为传感器时,需要认真比较各型电极的技术差异。电导率检测硬件结构如图4所示。

水温上升,液体的粒子运动阻力减小,定向运动加快,电导率增大。反之,电导率减小。鉴于温度对溶液的电导率测量影响较大,因此在设计中要考虑温度补偿的问题[13]。电路设计中可选用DS18B20、Pt100等作为温度传感器,其精确度可分别达到±0.5、±0.1℃,满足温度补偿要求。

3.2 温度检测技术

血液和透析液在透析器中进行溶质弥散、渗透和超滤作用,此时透析液的温度要和血液保持一致,防止血液回流患者体内时因血液温度异常而造成安全隐患。血液温度过低,将引起患者体温下降而产生寒颤;温度过高,患者出现发高烧症状,若超过45℃以上将会引起患者急性溶血,甚至导致死亡[14]。血液透析机温度范围为:35~40℃,最大误差±0.5℃。根据《ISO 10012-1测量设备的质量保证要求第1部分测试设备计量确认体系》中的要求:“校准设备的误差应尽可能的小,在绝大多数情况下,该误差不应高于被检设备使用中允许误差的1/3”。因此,上文中所提到的Pt100温度传感器能满足设计要求,而DS18B20不能。

温度检测模块由电源、温度传感器、单片机及其外围电路构成,选用合适的传感器和单片机可以令整个电路结构简单。目前,市场上有多种类型的温度传感器提供,精度满足设计需求。温度检测模块的设计重点在于选择精度适宜的温度传感器和精简的外围电路设计,使整个模块具有微型化、低功耗、高性能和抗干扰能力强等特点。

从结构设计来看,由于电导率检测中涉及到温度补偿问题,因此将电导率、温度检测综合设计在同一个模块中能有效降低整个检测设备的体积。

3.3 p H值检测技术

血液透析机通过监测和控制透析液p H值来达到纠正患者体内电解质平衡的目的。如果透析液p H值偏高,导致透析液中碳酸钙和碳酸镁沉淀而损坏透析装置,并且患者会出现碱中毒症状;如果p H值偏低,患者产生的二氧化碳气体得不到有效清除而影响透析效果,甚至导致患者出现酸中毒症状。

目前,p H值的测量方法有多种,包括化学分析法、试纸分析法、电位分析法等。但化学分析法、试纸分析法无法实现p H值的快速和准确测量,考虑到血液透析机计量检测设备的要求,电位分析法因具有简单易用、测量精确、低功耗、低成本等特点而受到关注[15,16]。电位分析法设计的p H值检测设备,就是由电源、p H传感器、信号处理电路、单片机、显示器等组成的,具有直观方便操作的数字显示设备[17]。如图5所示,为90XL的p H值探测模块。

血液透析机中透析液p H值范围为7.1~7.5,示值误差不大于±0.2。因此,检测设备的p H值模块需要达到的检测精度≥0.05。

3.4 压力检测技术

在透析机进行工作时,血液和透析液之间存在一个正向跨膜压,血液中有害物质和多余水分通过物质交换弥散到透析液中,达到血液净化的目的。压力检测异常,如透析液压力过低,则血液透析不充分,直接影响血液透析效果;如透析液压力过高,跨膜压为负,出现反超,会给透析患者带来严重后果,甚至生命危险。

血液透析机动脉/静脉压范围是0~40 k Pa(或0~300 mm Hg),示值误差不大于±1.3 k Pa(或10 mm Hg)。血液透析机计量检测设备中压力测量技术的关键在于压力传感器的选择和压力模块的结构设计。由于压力测量模块要满足体积小、功耗低、精度高的要求,压力传感器要选择具有微型化、低功耗、精度高特点的产品。在已经研制出来的压力传感器中,压电式、电容式压力传感器经过多年发展具备了这些特点,是设备研制中可靠的选择。另外,模块结构设计也决定了整个压力检测的准确性。压力检测原理的模型如图6所示。

在图6中,三通导管A口、B口与透析机相连接,透析液从A口流向B口;C口与A、B口相连接,透析液压力由C口传向压力传感器D。透析液在压力作用下从A向C口、B口流动,传感器D将检测的压力值转化为电压信号,经处理电路滤波放大之后传输到单片机采样,并将数值显示在显示器上。同时,血液透析机检测到一个透析液压力值。经过多次测量并对比血液透析机和检测设备上的压力值,可以反映出血液透析机压力检测的准确性。

3.5 流量检测技术

透析液流量过低,透析效果不充分,不能有效清除血液中的代谢废物;透析液流量过高,血液脱水过多过快,导致血容量下降,出现低血压和电解质紊乱,使心肌缺血,造成患者发生房颤或心率失常等危险。

在血液透析机上需要检测透析液流量、肝素泵流量和脱水流量。其中肝素泵流量范围2~10 m L/h,脱水流量0~1 000 m L/h,属于低流速范畴,这种流量检测可以选用输液泵/注射泵质量检测仪。透析液流量为500 m L/min,流速较快,其检测一般采用2种方法:电子秤称量和流速计测量。电子秤选用测量范围1~3 000 g,准确度3级。当血透机透析液流量处于稳定状态时,在透析液出口处用量杯盛接透析液,用定时计量法测出其流量[18](流量设定值为500 m L/min,采用秒表计时5 min,电子秤称量)。计算公式如(2)所示:

式中,Q为透析液流量,M为透析液质量,G为透析液质量。分析发现,电子秤称量方法过程比较复杂、步骤繁多,且不能快速计算出流量,使用流速传感器设计的流量检测模块能克服这个缺点。流速传感器检测结构示意图如图7所示。

在图7中,透析液从入口A向出口B流动,流速传感器C置于导管中部。通过高精度流速传感器C检测透析液流动速度,并将速度转化为电压信号传送到模拟电路进行滤波放大处理,再送单片机采样、积分运算得出流量,最后在显示器上将流量结果显示出来。通过比较校准设备实测流量值与设定流量值之间的差异,分析透析机流量准确度。

4 结语

血液透析机是治疗肾衰患者的重要设备,其各项技术参数的准确性不仅影响到透析治疗的效果,而且关系到患者的生命安全。因此,血液透析机质量控制的要求推动了计量检测技术的发展。通过总结国内外在该项工作中的研究成果可以看出,国外对计量校准检测技术的研究远远领先于国内,并推出了相应的透析机计量校准设备。国内主要还处在研究和建立透析机计量检测规范阶段,检测技术研究刚刚起步。根据血液透析机质量控制要求,研究、发展和完善透析机计量校准检测技术,实现血液透析机方便、快捷、高效检测以确保透析机正常工作是今后质量控制工作的一项重要内容。

摘要：血液透析机在医院临床中的广泛普及和使用中存在的安全风险推动了透析机质量控制工作的开展。阐述了关系透析治疗安全的电导率、温度、pH值、压力和流量等计量指标准确性对患者的影响,同时详细总结了这些计量指标检测技术的技术路线和发展状况,为研制血液透析机计量校准设备提供有益参考。

广西计量检测研究院 篇6

大米主要化学成分是水分、淀粉、蛋白质、脂肪等。而粮油品质与化学成分的含量密切相关。淀粉和直链淀粉含量高低是衡量品质优劣主要指标。不同粮种的淀粉含量与性质有很大差别, 大米淀粉含量在80%~90%之间。目前缺乏快速检测的方法, 传统标准的检测方法繁琐, 耗时, 对大米的品质检测和评价受到很大的制约。近红外光谱可以快速测定化学成分, 但必须建立其化学成分数据模型才能进行。本项目通过对广西地产大米40多个主要品种, 收集具有代表性的样品393个, 进行光学数据采集, 通过数学方法 (MPLS法) 和数学转换 (2, 5, 5, 1) 模式, 将淀粉和直链淀粉光谱数据和常规方法测定数据进行回归法计算, 得出定标方程再用18个品种样品进行定标验证用标准常规方法对样品进行化学成分测定, 全面了解各品种化学组成的差异。以更为今后水稻的品种引入、培育、高产栽培技术、种植条件研究、等种植体系提供分析测定的技术保障。

(一) 实验部分

1. 仪器与操作环境

FOSS公司生产的5000SystemⅡVertical, WINISIⅢ近红外定标软件, Evolution300双光速紫外-可见光分光度计, 山特稳压电源, 佳能及惠普打印机等, 仪器在防震动, 温度.湿度均达标下进行光谱扫描。

2. 材料与方法

(1) 材料的收集制备

收集具有代表性的广西产大米油粘8号、桂丝粘、七桂粘、桂丰6号、八桂香、瑶山香米、瑶山小农粘、上林农乐香米、桂九九等40个样品共计393个样品。用FOSS公司和knifetecTM1095型刀口式样品磨将样品碎至40目 (需过筛) 。另取少许粉碎至100目, 分别装入塑料袋中封口存于干燥器中备用。

(2) 实验方法

1) 常规分析

淀粉的化学分析方法:用标准化学法测定大米中的淀粉含量, 严格按GB/T5009.9-2008《食品中淀粉的测定》第二法酸水解法测定淀粉含量, 结果以原样计。

2.直链淀粉的化学分析方法:用标准化学法测定大米中的直链淀粉含量, 严格按GB/T15683-2008《大米直链淀粉含量的测定》操作, 样品及系列标准溶液加入显色剂后在720nm下用Evolution300双光速紫外-可见光分光度计比色。结果以原样计。

从中随机留取18份样品作为校验样, 以便检验预测模型数据的效果。

2) NIRS扫描:选用漫反射1/4样品杯装填样品, 待仪器自检通过后在1100~25000nm范围内扫描, 每隔2nm采集反射强度 (R) 。每个样品扫描32次, 存于计算机中, 取平均值, 转化为lg (I/R) 。得到光谱数据, 大米的近红外光谱图1所示。

(二) 结果与分析

1. 从图1可见大米的近红外光谱图有多处吸收峰, 不同的大米吸收峰大小不同。

近红外在大米品质分析中, 尤其是含量较高的化学成分诸如淀粉, 直键淀粉和蛋白质的分析测定具有非常高的相关系数和较小的误差。广西是全国大米及优质大米的主要产区, 而这正是采用近红外分析仪快速检测不同品种大米淀粉含量的分析依据。

2. 建立定标模型

(1) 将大米样品实验室经化学方法实验方法1) 获得的准确数据输入电脑中相应的近红外分析仪采集的光谱数据库实验方法2) , 建立定文件。

(2) 利用WINISIⅢ近红外定标软件程序计算每一个样品与平均谱带的差异, 用H-statistic距离 (H距离) 表示, 对于H距离>3的样品, 重新进行实验方法1) 和实验方法2) 校正, 若不能吻合则予以追加此品种大米样品的收集和定标, 尽可能增加“库容量”确保大米数据模型的广泛性、实用性及准确性。

(3) 利用WINISIⅢ近红外定标软件对数据进行数学处理, 对375个大米样品用不同的数学算法和不同的数学转换可以得到不同的结果, 最终淀粉选择改进的偏最小二乘法 (MPLS) 和 (2, 5, 5, 1) 数学转换方法将散射处理方式设置为SNV+Detrend下定标效果最好;而直链淀粉则用改进的偏最小二乘法 (MPLS) 和 (2, 5, 5, 1) 数学转换方法将散射处理方式设置为SNV+Detrend下定标效果最好。如表1所示。定标相关系数 (RSQ) 高, 标准偏差 (SEC) 小和交差验证相关系数 (1-VR) 大的广西产大米淀粉及直链淀粉的定标模型。见表1, 表2。

(4) 随机留取18份样品作为校验样进行交互校验, 最后得到最好的大米淀粉及直链淀粉近红外光谱预测模型。定标样品与校正样品的淀粉含量的化学法测定结果见表2, 大米淀粉定标样品结果见表3, 定标样品的化学值与预测值及偏差表。

(三) 讨论

现代近红外光谱 (NIR) 分析技术是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术, 越来越引起国内外分析专家的注目。传统分析技术相比, 近红外光谱分析技术具有诸多优点, 仅通过对被测样品完成一次近红外光谱的采集测量可完成其多项性能指标的测定。光谱测量时不需要对分析样品进行前处理;分析过程中不消耗其它材料或破坏样品;不消耗或很少消耗试剂, 是一种安全的“绿色分析”技术。且分析重现性好、成本低。水稻是广西最主要的农作物之一, 广西地处亚热带, 山区气候的特点是昼夜温差大, 这有利于水稻, 尤其是晚稻光合产物的积累、转移和贮存, 以及淀粉的有序排列, 使米粒显得更为香甜, 广西水稻的生产条件在中国南方是首屈一指的。近红外在大米品质分析中, 尤其是含量较高的化学成分诸如淀粉, 直键淀粉和蛋白质的分析测定具有非常高的相关系数和较小的误差。样品选择、参与定标样品的数量、实验人员素质以及实验条件的差异及其设计, 直接影响定标模型预测的准确度, 在这一点上我们尽量充分考虑样品成分的含量分布、梯度以及样品的物理和化学特性, 以提高定标模型的稳定性, 扩大模型的实际应用范围。选择广西区产40个品种大米的393份是充分考虑到以上这些因素。近红外快速检测广西区产大米中淀粉及直链淀粉成分的研究成果将填补区内空白, 对广西发展粮油产业具有重要的意义。

参考文献

[1]吴建国, 石春海, 张小明, 等.用近红外反射光谱法分析稻米3种必需氨基酸含量的研究[J].作物学报, 2003, 29 (5) :688-692.

[2]Shu Y (舒庆尧) , Wu D.x (吴殿星) , Xia Y.W (夏英武) , GaoM·w (高明尉) , McClungA.Calibration optimizationforrice apparentamylose content by near infrared reflectance spectroscopy (NIRS) .J ofzhejiang university (Agric&Life Sci) [浙江大学学报 (农业与生命科学版) ], 1999, 25 (4) :343-346.

广西计量检测研究院 篇7

广西壮族自治区科学技术厅于2009年3月13日组织专家对广西壮族自治区纤维检验所承担的广西科学研究与技术开发计划项目“百万亩桑蚕优质高效种养及深加工技术集成应用示范”所属课题“茧丝质量检测技术研究” (课题编号:桂科转0629001-5) 进行了验收。

项目组应用显微光学成像技术原理和计算机图像数据处理技术, 研究出“生丝条干显微光电成像检测方法”, 采用CCD作为光电成像器件检测数据测量生丝检测生丝条干均匀度, 可替代生丝条干传统的目测检验方法, 进行检测数据自动采集、分析和处理, 实现了生丝检测仪器化和自动化。项目研究的“200粒干茧采样快速试缫方法”减少检测工作量, 节省检测时间, 应用前景良好。

专家一致认为:项目的生丝条干显微光电成像检测方法达到国内先进水平。