基于水听器的灌装溶液杂质在线声波检测技术研究

耿春明，汤小龙

(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京 100191)



基于水听器的灌装溶液杂质在线声波检测技术研究

耿春明，汤小龙

(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京 100191)

为了实现工业生产流水线中灌装溶液杂质的在线检测，提高生产检测效率，文中着重研究了基于水听器传感器的在线声波检测技术。通过分析比较在有无固体异物杂质颗粒时灌装容器内的声场频谱分布情况，利用等级相似性系数来定性地判定容器内溶液的杂质颗粒有无情况。采用水听器作为收集容器内声场数据的传感器，具有体积小、线性工作频率范围宽和无水平指向性等特点。主要步骤有水听器采集声场数据、信号滤波放大、数据采集和FFT数据处理等。通过试验得出结论，容器内的固体异物杂质颗粒在溶液中的声场频谱分布中的特征频段范围是15～26.8 kHz。

水听器；杂质声波检测技术；频谱分布；FFT；等级相似性

0 引言

酒类、饮料、医药、食品等制造行业在生产中大量采用了自动灌装生产线，灌装的最后环节的异物颗粒杂质在线检测方法虽然包括电阻法、光散射法、光衍射法、光阻法等自动化检测方法[1]和人工灯检法等检测手段[2]，也用了不同种类的电学和光学传感器，但这些方法都各有缺陷。

水听器作为一种声压传感器，能够将水下的声信号转变成电信号。Rustam Stolkin等通过研究发现，不同类型的水下生物、测量系统和机械结构都会发出各自特有的高频声音信号[3]，并研究了如何从带有复杂背景噪声的水听器信号中提取特征信号以完成不同类型的识别和检测。……