本发明涉及一种微波消解仪的智能控制系统,属于电控制。
背景技术:
1、申请号为cn117782771a的中国发明专利申请公开了一种微波消解仪的测温控制方法、装置和微波消解仪,微波消解仪包括带动待测消解罐进行旋转的旋转装置,以及通过旋转装置分别对待测消解罐进行测温的红外传感器、光纤传感器和铂电阻;方法包括:根据旋转装置的工作状态,调度目标传感器组合;其中,目标传感器组合包括以下的一种或多种:红外传感器、光纤传感器和铂电阻;根据目标传感器组合,分别对待测消解罐进行测温;基于目标传感器组合的所测温度以及目标传感器组合对应的温度控制策略,确定待测消解罐对应的目标温度。
2、但是,上述上发明专利申请利用红外传感器、光纤传感器和铂电阻多种温度传感器测量温度,导致消解仪的结构复杂,成本高。
技术实现思路
1、为克服现有技术的缺点,本发明的发明目的是提供一种微波消解仪的智能控制系统,其结构简单,成本低,安全性高。
2、为实现所述发明目的,本发明提供一种微波消解仪的智能控制系统,其特征在于,微波消解仪包括空腔谐振器和用于给空腔谐振器提供微波的微波产生器,空腔谐振器内设置支架,所述支架用于放置微波消解罐;微波消解罐包括外罐和设置在外罐内的内罐,外罐包括外罐体和外罐盖,外罐盖包括圆盘和固定连接在圆盘下端面的裙围,裙围能嵌入到外罐体内,外罐体的上缘与圆盘的下端面裙围外相抵接;在圆盘顶端中央设置有凹槽,凹槽内嵌入弹片;所述控制系统包括处理器和红外摄像头,所述摄像头获取置于空腔谐振器内的微波消解罐的序列图像;处理器包括:特征提取单元、预处理单元、图像处理单元、已训练的自竞争神经网络和控制单元,其中,特征提取单元根据序列图像提取序列特征信息;所述预处理单元根据序列特征信息提取微波消解罐的序列信息;图像处理单元根据微波消解罐的序列信息计算出弹片的变形量,并根据微波消解罐的红外图像的热辐射值计算出空腔谐振器内的温度;已训练的自竞争神经网络根据变形量推断出微波消解罐内部的气压;控制单元根据波消解罐内部的气压和空腔谐振器内的温度控制微波产生器的工作参数。
3、优选地,自竞争神经网络包括输入层和自竞争二维神经元层,输入层输入弹片的变形量;已训练的自竞争神经网络事先将弹片的变形量随微波消解罐内气压变化曲线学习到自竞争二维神经元层,当将弹片的变形量输入到已训练的自竞争神经网络的输入层时,与自竞争二维神经元层的神经元进行聚类,利用欧拉距离对欧拉距离最小的神经元表示的气压进行修正得到微波消解罐内部的气压。
4、优选地,处理器还包括判断单元,其被配置为将消解罐内部的气压升压变化率与第一阈值进行比较,当微波消解罐内部的消解罐内部的气压升压变化率增大于或者等于第一阈值时,控制单元给微波产生器提供控制信号,使微波产生器减小功率;判断单元还被配置为将空腔谐振器内的温度与第二阈值进行比较,当空腔谐振器内的温度增大于或者等于第二阈值时,控制单元使微波产生器停止工作,当空腔谐振器内的温度小于或者等于第三阈值时,控制单元使微波产生器启动工作。
5、优选地,空腔谐振器包括不使微波透过的圆筒及使微波透过的微波透过圆筒。
6、优选地,微波产生器包括微波频率源、变频器、放大器、定向耦合器、第一比较器、第二比较器、控制电路、相位检测器、匹配器、天线和波导管,其中,微波频率源根据的控制单元的指令产生第一频率的微波电信号;变频器根据控制电路提供的控制信号对第一频率的微波电信号的第一微波电信号进行变频产生第二频率的微波电信号;放大器根据第一比较器的比较结果对变频器提供的第二频率的微波电信号进行放大;定向耦合器设置于放大器和相位检测器之间,用于分离正向传输的第二频率的微波电信号和反相向传输的信号;第一比较器用于将定向耦合器的正向传输的第二频率的微波电信号的电压与第一阈值进行比较,当小于第一阈值时,使放大器的输出功率增大,当大于或等于第一阈值时,使放大器的输出功率减小;第二比较器用于将定向耦合器的反向传输的信号的电压与第二阈值进行比较,当小于或者等于第二阈值时,控制电路不对变频器输出的第二频率的微波电信号的频率进行调整,当大于第二阈值时,控制电路对变频器输出的第二频率的微波电信号的频率进行调整从而使反射波最小;相位检测器用于检测定向耦合器提供的第二频率的微波电信号的相位,将相位转换为控制电压而后提供给微波频率源;匹配器用于使定向耦合器的输出阻抗与天线的输入阻抗进行匹配,从而使输出功率最大;天线将匹配器提供的信号转换为电磁波而后经波导管提供给微波透过圆筒。
7、优选地,使微波透过的微波透过圆筒上设置有多个沿圆筒的周向延伸的狭缝。
8、优选地,多个沿圆筒的周向延伸的狭缝按设定的规则排列。
9、优选地,在空腔谐振器的内表面内衬有微波透过性的部件;微波透过性的部件为微波透过性的隔热材料。
10、优选地,所述弹片为沿径向设置有多个变形孔的圆盘,设置有多个变形孔的圆盘由弹性材料加工而成。
11、优选地,在裙围上沿周向设置有泄压槽;圆盘顶端中央设置的凹槽为圆柱形空腔室,所述弹片为与圆柱形空腔室凹槽匹配的圆饼形;所述泄压槽包括n个,n大于或者等于2,n个泄压槽沿裙围的轴向等间隔布局,裙围内设置有n对滑槽;每对滑槽设置有一个弧形控制片;拨动n个控制片能够控制n个泄压槽的开启和关闭,并能够控制泄压孔的大小。
12、与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
13、本发明通过红外摄像头获取的图像既可计算出空腔谐振器内的温度,又可通过已训练的自竞争神经网络推断出微波消解罐内部的气压,根据消解罐内部的气压和空腔谐振器内的温度控制微波产生器的工作参数,进一步控制消解罐的温度和气压,从而使微波消解仪结构简单,成本低,安全性高。
1.一种微波消解仪的智能控制系统,其特征在于,微波消解仪包括空腔谐振器和用于给空腔谐振器提供微波的微波产生器,空腔谐振器内设置支架,所述支架用于放置微波消解罐;微波消解罐包括外罐和设置在外罐内的内罐,外罐包括外罐体和外罐盖,外罐盖包括圆盘和固定连接在圆盘下端面的裙围,裙围能嵌入到外罐体内,外罐体的上缘与圆盘的下端面裙围外相抵接;在圆盘顶端中央设置有凹槽,凹槽内嵌入弹片;所述控制系统包括处理器和红外摄像头,所述摄像头获取置于空腔谐振器内的微波消解罐的序列图像;处理器包括:特征提取单元、预处理单元、图像处理单元、已训练的自竞争神经网络和控制单元,其中,特征提取单元根据序列图像提取序列特征信息;所述预处理单元根据序列特征信息提取微波消解罐的序列信息;图像处理单元根据微波消解罐的序列信息计算出弹片的变形量,并根据微波消解罐的红外图像的热辐射值计算出空腔谐振器内的温度;已训练的自竞争神经网络根据变形量推断出微波消解罐内部的气压;控制单元根据波消解罐内部的气压和空腔谐振器内的温度控制微波产生器的工作参数。
2.根据权利要求1所述的微波消解仪的智能控制系统,其特征在于,自竞争神经网络包括输入层和自竞争二维神经元层,输入层输入弹片的变形量;已训练的自竞争神经网络事先将弹片的变形量随微波消解罐内气压变化曲线学习到自竞争二维神经元层,当将弹片的变形量输入到已训练的自竞争神经网络的输入层时,与自竞争二维神经元层的神经元进行聚类,利用欧拉距离对欧拉距离最小的神经元表示的气压进行修正得到微波消解罐内部的气压。
3.根据权利要求2所述的微波消解仪的智能控制系统,其特征在于,处理器还包括判断单元,其被配置为将消解罐内部的气压升压变化率与第一阈值进行比较,当微波消解罐内部的消解罐内部的气压升压变化率增大于或者等于第一阈值时,控制单元给微波产生器提供控制信号,使微波产生器减小功率;判断单元还被配置为将空腔谐振器内的温度与第二阈值进行比较,当空腔谐振器内的温度增大于或者等于第二阈值时,控制单元使微波产生器停止工作,当空腔谐振器内的温度小于或者等于第三阈值时,控制单元使微波产生器启动工作。
4.根据权利要求3所述的微波消解仪的智能控制系统,其特征在于,空腔谐振器包括不使微波透过的圆筒及使微波透过的微波透过圆筒。
5.根据权利要求4所述的微波消解仪的智能控制系统,其特征在于
6.根据权利要求5所述的微波消解仪的智能控制系统,其特征在于,使微波透过的微波透过圆筒上设置有多个沿圆筒的周向延伸的狭缝。
7.根据权利要求6所述的微波消解仪的智能控制系统,其特征在于,多个沿圆筒的周向延伸的狭缝按设定的规则排列。
8.根据权利要求7所述的微波消解仪的智能控制系统,其特征在于,在空腔谐振器的内表面内衬有微波透过性的部件;微波透过性的部件为微波透过性的隔热材料。
9.根据权利要求8所述的微波消解仪的智能控制系统,其特征在于,所述弹片为沿径向设置有多个变形孔的圆盘,设置有多个变形孔的圆盘由弹性材料加工而成。
10.根据权利要求1-9任一所述的微波消解仪的智能控制系统,其特征在于,在裙围上沿周向设置有泄压槽;圆盘顶端中央设置的凹槽为圆柱形空腔室,所述弹片为与圆柱形空腔室凹槽匹配的圆饼形;所述泄压槽包括n个,n大于或者等于2,n个泄压槽沿裙围的轴向等间隔布局,裙围内设置有n对滑槽;每对滑槽设置有一个弧形控制片;拨动n个控制片能够控制n个泄压槽的开启和关闭,并能够控制泄压孔的大小。