无损检测新技术概论.ppt

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1、无损检测新技术概论2022/10/141现在学习的是第1页，共30页第一章概述一、课程介绍一、课程介绍二、品质的定义与内涵二、品质的定义与内涵三、无损检测的特点三、无损检测的特点四、无损检测的方法四、无损检测的方法五、过程检测的五、过程检测的5个发展阶段个发展阶段六、无损检测的发展与展望六、无损检测的发展与展望2022/10/142现在学习的是第2页，共30页主要目录第一章概述第一章概述第二章利用电特性的检测技术第二章利用电特性的检测技术第三章利用力学特性的检测技术第三章利用力学特性的检测技术第四章利用光学特性的检测技术第四章利用光学特性的检测技术第五章利用其他特性的检测技术第五章利用其他特性

2、的检测技术第六章化学计量学基本内容与方法第六章化学计量学基本内容与方法2022/10/143现在学习的是第3页，共30页第一章概述课程的特点：课程的特点：无损检测新技术无损检测新技术是一门涉及物理、化是一门涉及物理、化学、电子、光学、计算机、现代仪器分析和应用数学等多学、电子、光学、计算机、现代仪器分析和应用数学等多学科的综合技术，因此学习本课程时需要的相关理论比较学科的综合技术，因此学习本课程时需要的相关理论比较多。多。课程的重点：以几种常用的无损检测新技术为例，介绍课程的重点：以几种常用的无损检测新技术为例，介绍无损检测的基本原理和方法。无损检测的基本原理和方法。课程的目的：立足应用，尽量

3、简单，初步掌握该技术的课程的目的：立足应用，尽量简单，初步掌握该技术的有关基础知识，为进一步学习打下基础。有关基础知识，为进一步学习打下基础。一、课程介绍一、课程介绍2022/10/144现在学习的是第4页，共30页第一章概述二、品质的定义与内涵二、品质的定义与内涵.品质的定义：品质的定义：反映某一物体的某些性质的一个模糊概念。反映某一物体的某些性质的一个模糊概念。.品质的分类：品质的分类：反映物体外表特征的外表品质反映物体外表特征的外表品质反映物体基本物理性质的品质反映物体基本物理性质的品质反映物体内部特征的内部品质反映物体内部特征的内部品质2022/10/145现在学习的是第5页，共30页

4、第一章概述二、品质的定义与内涵外表品质2022/10/146现在学习的是第6页，共30页第一章概述二、品质的定义与内涵外表品质2022/10/147现在学习的是第7页，共30页第一章概述二、品质的定义与内涵外表品质2022/10/148现在学习的是第8页，共30页第一章概述二、品质的定义与内涵第一章概述二、品质的定义与内涵外表品质外表品质2022/10/149现在学习的是第9页，共30页第一章概述三、无损检测的特点第一章概述三、无损检测的特点1.无须大量的试剂、溶媒等，可减少经费，无环境污染。无须大量的试剂、溶媒等，可减少经费，无环境污染。2.不需要前处理，试料制作简单，可迅速分析，分析精度高

5、。不需要前处理，试料制作简单，可迅速分析，分析精度高。测试技术简单，不需要特别熟练的技术。适合各种环境中工测试技术简单，不需要特别熟练的技术。适合各种环境中工作。作。3.能即时检测，适用于在线检测能即时检测，适用于在线检测(即在流水线上检测即在流水线上检测)。可对产品全。可对产品全数检查，使品质管理更加合理化，而且为生产过程的自动化创造了数检查，使品质管理更加合理化，而且为生产过程的自动化创造了条件。条件。4.同一检体可反复使用。适合对检体的跟踪连续测定，例如食品贮同一检体可反复使用。适合对检体的跟踪连续测定，例如食品贮藏试验，可消除检体间的个体差异，对同一检体连续多次测定。藏试验，可消除检体

6、间的个体差异，对同一检体连续多次测定。5.可以在单元操作下获得多个信息。因而能测得有关食品的综可以在单元操作下获得多个信息。因而能测得有关食品的综合信息，如品质特性等。合信息，如品质特性等。2022/10/1410现在学习的是第10页，共30页第一章概述四、无损检测的方法 工作原理图对象物对象物信信号号放放大大 器器 信信 号号 检检 测测 及处理及处理对对象象物物理理化学特性化学特性输入能输入能输出能输出能信号信号图1.1无损检测方法原理图按使用的能量分类，无损检测法有光学方法、放射线法、按使用的能量分类，无损检测法有光学方法、放射线法、电磁法、力学方法及其它方法电磁法、力学方法及其它方法

7、2022/10/1411现在学习的是第11页，共30页第一章概述四、无损检测的方法 工作步骤1.1.检测系统的参数合理选择；检测系统的参数合理选择；2.2.收集样本，一般在收集样本，一般在50508080个左右，一部分用作定标方程的建立个左右，一部分用作定标方程的建立,另一部分用作对定标方程的检验；另一部分用作对定标方程的检验；3.3.对样本进行物理检测；对样本进行物理检测；4.4.按标准对样本进行经典的化学法测量待测指标的含量；按标准对样本进行经典的化学法测量待测指标的含量；5.5.运用化学计量学建立化学值与物理量间的定标方程；运用化学计量学建立化学值与物理量间的定标方程；6.6.将预测样本

8、的数据代入定标方程算出理论化学值；将预测样本的数据代入定标方程算出理论化学值；7.7.误差分析，若误差太大，改变方法，返回到第误差分析，若误差太大，改变方法，返回到第(5)(5)。2022/10/1412现在学习的是第12页，共30页第一章概述四、无损检测的方法 工作关系图已知含量已知含量未知含量未知含量关联关联模型模型定标样品定标样品待测样品待测样品化学计量学化学计量学方法方法2022/10/1413现在学习的是第13页，共30页第一章概述四、无损检测的方法利用紫外、可见、红外等光线和物体的相互作用而利用紫外、可见、红外等光线和物体的相互作用而产生的吸收和反射等现象。产生的吸收和反射等现象。

9、利用紫外光作激励光源照射食品获得食品上的辐射利用紫外光作激励光源照射食品获得食品上的辐射荧光，根据荧光的强度可以判别食品上附着的微生物的荧光，根据荧光的强度可以判别食品上附着的微生物的代谢物；检出蛋品中霉菌；代谢物；检出蛋品中霉菌；利利用用荧荧光光检检测测花花生生类类干干果果上上附附着着的的微微生生物物及及其其代代谢谢物物如黄曲霉素。如黄曲霉素。光学方法光学方法2022/10/1414现在学习的是第14页，共30页第一章概述四、无损检测的方法、等等放放射射线线（波波长长为为0.010.011010nmnm）和和光光一一样样具具有有透透射射、反反射射和和漫漫射射等等性性质质。、线线主主要要用用于

10、于测测定定物物体体的的密密度度差差、判判别别内内部部缺陷和异物检出。缺陷和异物检出。如如：判判定定球球形形瓜瓜果果类类食食品品中中的的空空洞洞（例例如如西西瓜瓜的的空空洞洞）、生生菜菜的的结结球球度度判判定定、已已损损伤伤苹苹果果及及柑柑橘橘类类水水果果的的内内部部品品质质测测定定、罐罐头头装装填填量量测测定定等等。用用线线的的透透过过性性测测定定肉肉糜糜中中脂脂肪肪含含量量，其其测测定定精精度度与与例例行行的的化学分析法比较，其标准偏差在化学分析法比较，其标准偏差在1%1%以内，而测定时间仅为以内，而测定时间仅为5 510s10s。其中软其中软射射线近来在国内非常受到重近来在国内非常受到重视

11、。放射线方法放射线方法2022/10/1415现在学习的是第15页，共30页第一章概述四、无损检测的方法利利用用音音波波和和振振动动可可测测出出食食品品的的品品质质（硬硬度度、粘粘度度等等），检检查对查对象物内部的象物内部的组织组织状状态态。利利用用音音波波传传播播速速度度的的音音波波透透射射法法测测定定牛牛乳乳中中脂脂肪肪含含量量及及大豆的水分；大豆的水分；用用超超声声波波在在物物体体中中密密度度有有差差异异处处的的反反射射波波测测定定法法，检检查查家家禽的肉禽的肉质质、脂肪、脂肪层层厚、里脊肉断面等；厚、里脊肉断面等；利利用用激激振振法法或或打打击击反反响响音音法法测测定定苹苹果果、西西瓜

12、瓜等等的的成成熟熟度度及及内部缺陷内部缺陷测测定蛋和罐定蛋和罐头头食品的新食品的新鲜鲜度等。度等。力学方法方法力学方法方法2022/10/1416现在学习的是第16页，共30页第一章概述四、无损检测的方法电电磁磁法法分分为为主主动动特特性性法法和和被被动动特特性性法法两两种种。主主动动特特性性法法是是利利用用被被测测对对象象自自身身所所具具有有的的某某种种电电磁磁特特性性，如如生生物物电电等等的的测测量量方方法法；被被动动特特性性法法是是将将对对象象物物置置于于电电磁磁场场内内，受受电电磁磁影影响响后后反反过过来来对对外外部部环环境境施施加加影影响响的的特特性性的的测测量量方方法法，如如：介介

13、电电常常数数、核核磁磁共共振振（NMRNMR）和和电电子子旋旋转转共振（共振（ESRESR）等方法。）等方法。例例如如：利利用用食食品品含含水水率率与与其其本本身身电电阻阻、介介电电常常数数的的相相关关性性，如如交流交流电电阻式、直流阻式、直流电电阻式、高阻式、高频电频电阻式、高阻式、高频电频电容式等容式等检测检测方式。方式。电磁方法电磁方法2022/10/1417现在学习的是第17页，共30页第一章概述四、无损检测的方法由由于于食食品品的的氧氧化化等等反反应应过过程程中中会会产产生生光光电电子子，新新鲜鲜果果品品发发出出的的光光电电子子与与其其活活性性之之间间具具有有较较大大的的相相关关性性

14、，所所以以，用用光光电电子子计计数数器器直直接接统统计计光光电电子子数数，可可以以测测定定食食品品的的氧氧化化过过程以及果品的新程以及果品的新鲜鲜度。度。其其他他如如气气相相色色谱谱仪仪、液液体体色色谱谱分分离离法法用用于于测测定定、分分析析食食品品成成分分已已较较为为普普遍遍了了。现现在在也也有有人人从从事事利利用用生生物物传传感感器器判判定定果品果品鲜鲜度和成熟度研究的。度和成熟度研究的。化学发光法及其他方法化学发光法及其他方法2022/10/1418现在学习的是第18页，共30页第一章概述四、无损检测的方法图解四、无损检测的方法图解-1现在学习的是第19页，共30页第一章概述四、无损检测

15、的方法图解四、无损检测的方法图解-2现在学习的是第20页，共30页第一章概述四、无损检测的方法图解四、无损检测的方法图解-3现在学习的是第21页，共30页第一章概述四、无损检测的方法图解四、无损检测的方法图解-4现在学习的是第22页，共30页第一章概述五、过程检测的的五、过程检测的的5个发展阶段个发展阶段五、过程检测的五、过程检测的5 5个发展阶段个发展阶段有人将过程分析化学的发展过程分为有人将过程分析化学的发展过程分为5个阶段，个阶段，（1）离线检测（）离线检测（off-line）；）；（2）现场检测（）现场检测（at-line）；）；（3）侧线在线检测（）侧线在线检测（on-line）；）

16、；（4）定位实时在线检测（）定位实时在线检测（in-line）；）；（5）非接触性检测（）非接触性检测（noninvasive）。）。2022/10/1423现在学习的是第23页，共30页第一章概述五、过程检测的的五、过程检测的的5个发展阶段个发展阶段（1 1）离线检测）离线检测 由人工从确定的采样点取样，送中心实验室，按确定的方法进行由人工从确定的采样点取样，送中心实验室，按确定的方法进行检测的过程。原料、中间产品及成品检测中仍占绝大多数。检测的过程。原料、中间产品及成品检测中仍占绝大多数。优点：检测分析过程严格执行标准，数据可靠，可以找专家或通优点：检测分析过程严格执行标准，数据可靠，可以

17、找专家或通过其它方法对照验证。过其它方法对照验证。问题：问题：1.1.报告结果不及时，报告结果时间与取样时间间隔较报告结果不及时，报告结果时间与取样时间间隔较长，有时严重滞后于生产过程；长，有时严重滞后于生产过程；2.2.对稳定性差的样品检测分析结果可能不准确；对稳定性差的样品检测分析结果可能不准确；3.3.在许多情况下，人工采样是不允许或不可能的，因为采样地点危在许多情况下，人工采样是不允许或不可能的，因为采样地点危险或采样可能导致流程的改变或产品的破坏。险或采样可能导致流程的改变或产品的破坏。2022/10/1424现在学习的是第24页，共30页第一章概述五、过程检测的的五、过程检测的的5

18、个发展阶段个发展阶段（2 2）现场检测）现场检测 现场检测现场检测与离与离线检测线检测的差的差别别是将分析是将分析仪仪器安装在生器安装在生产产线线附近，由人工从生附近，由人工从生产线产线上取下上取下样样品后立即品后立即测测定。定。现场现场分析分析仪仪器与器与实验实验室中使用的室中使用的仪仪器相比，抗器相比，抗环环境境干干扰扰的能力必的能力必须须大大增大大增强强，现场检测现场检测可以可以缩缩短从取短从取样样到到检检测测的的时间时间，提高了，提高了对对生生产过产过程的指程的指导导性。性。现场现场分析分析仪仪器大器大多多为为一些一些专项专项指指标标所所设计设计，相，相对对比比较简单较简单，操作也比，

19、操作也比较较容容易。易。2022/10/1425现在学习的是第25页，共30页第一章概述五、过程检测的的五、过程检测的的5个发展阶段个发展阶段（3 3）侧线在线检测）侧线在线检测 从反从反应应装置或管装置或管线线通通过侧线过侧线将将样样品引出，再通品引出，再通过过自自动动取取样样系系统统将将样样品引入品引入仪仪器器进进行行测测量的量的过过程。程。侧线侧线在在线检测线检测有两种有两种类类型：型：间间歇取歇取样样和和连续连续取取样样。消除了人工消除了人工取取样样的的过过程，程，这对恶这对恶劣、危劣、危险环险环境中无法人工取境中无法人工取样样的生的生产过产过程程是非常重要的。与离是非常重要的。与离线

20、线和和现场检测现场检测相比，在相比，在线检测进线检测进一步提高一步提高了分析数据的反了分析数据的反馈馈速度，解决了生速度，解决了生产产装置装置闭闭路控制中的路控制中的样样品分品分析析问题问题，同，同时时也避免了也避免了样样品脱离反品脱离反应应器或装置可能器或装置可能导导致的致的样样品品变变异异问题问题。这类这类在在线检测线检测的缺点是需要将的缺点是需要将样样品由取品由取样样部位通部位通过过侧线侧线引出，并使引出，并使样样品的温度、品的温度、压压力适力适应应分析分析仪仪器的需要。器的需要。2022/10/1426现在学习的是第26页，共30页第一章概述五、过程检测的的五、过程检测的的5个发展阶段

21、个发展阶段（4 4）定位实时在线检测）定位实时在线检测鉴鉴于于侧线侧线在在线检测线检测的缺陷，的缺陷，过过程程检测检测又向定位又向定位实时实时在在线检测线检测的方向的方向发发展。定位展。定位实时实时在在线检测线检测就是将适当的就是将适当的传传感器或感器或测样测样探探头头直接插入确定的直接插入确定的测样测样部位部位测测量所需要的量所需要的组组成或性成或性质质数据。由于不数据。由于不再存在再存在样样品的运送或品的运送或侧线传输问题侧线传输问题，定位，定位检测检测可以真正意可以真正意义义上上实实时检测时检测,但但传传感器或感器或测样测样探探头头能否抵御能否抵御测样环测样环境中各种因素的影境中各种因素

22、的影响，响，对对具体的具体的检测过检测过程是程是值值得考得考虑虑的的问题问题。2022/10/1428现在学习的是第28页，共30页第一章概述五、过程检测的的五、过程检测的的5个发展阶段个发展阶段（5 5）非接触性检测）非接触性检测非接触性非接触性检测检测也也许许是分析化学及是分析化学及过过程程检测检测分析分析发发展的展的最高境界。在非接触性最高境界。在非接触性检测检测中，中，仪仪器不需要接触和破坏器不需要接触和破坏样样品，通品，通过过例如光的探例如光的探测测器或微波遥感等方法，即可器或微波遥感等方法，即可获获得得样样品的有关信息而品的有关信息而实现过实现过程控制程控制,光光谱谱在在过过程程检

23、测检测中的中的许许多多应应用大用大都属于都属于这类检测这类检测。如在漫反射和透射。如在漫反射和透射检测检测中光作用于中光作用于样样品，然后将品，然后将光所携光所携带带的的样样品信息由探品信息由探测测器器检测检测，从，从检测检测的光信号中提取的光信号中提取样样品的品的组组成或性成或性质质信息。信息。2022/10/1429现在学习的是第29页，共30页第一章概述六、无损检测的发展与展望六、无损检测的发展与展望所所谓谓无无损损检检测测，按按其其字字义义讲讲，就就是是不不破破坏坏对对象象物物原原来来的的状状态态，为为了了获获取取与与对对象象物物的的品品质质有有关关的的内内容容、性性质质和和成成分分等

24、等物物理理化化学学情情报报所所采采用用的的检检查查方方法法。随随着着电电子子工工业业的的飞飞跃跃发发展展，以以及及各各种种高高精精度度的的传传感感器器、探探测测器器和和高高速速度度的的计计算算机机在在农农产产品品加加工工机机械械和和食食品品加加工工工工业业上上愈愈来来愈愈多多的的应应用用，彻彻底底对对食食品品进进行行品品质质检检测测已已从从需需要要变变成成可可能能。生生产产的的高高度度自自动动化化、高高效效率率化化也也要要求求用用全全数数检检测测代代替替以以往往的的用用样样本本抽抽样样检检查查的的品品质质管管理理统统计计方方法法，无无损损检检测测法法为为上述要求提供了充分的可能性。上述要求提供了充分的可能性。2022/10/1430现在学习的是第30页，共30页