粮食加工机械设备的国内外技术现状及发展概论

粮食加工设备的国内外技术现状及发展

国内粮食加工设备技术现状历史现状技术情况

国外粮食加工设备技术现状和发展历史技术设备现状发展方向目

录1、国内粮食加工设备技术现状历史:公元前已使用碾子和石磨，1637年碾米工艺初步完善；上世纪初引入美国的大机器，在上海、无锡建立工业

化面粉和米的生产车间；建国50年代,学习引进苏联的技术和设备；60-70年代制订完成了米面加工的规程和设备工艺参数，清理设备试验设计生产；80年代,国家对米面设备选型定型标准化，投资引进和消化了国外的主要加工设备和生产线,国内粮机设计和制造水平有了较大的提高，整体技术达到20世纪国际80-90年代的技术水平。历史21世纪初，2005年以后粮食设备加工企业普遍重视了加工装备的提高，数控加工及成型设备、激光、等离子等切割设备增加，制造水平大大提高，产品质量和精度有了保证。装备技术•数控机床•加工中心粮食加工设备现状：通过技术消化吸收、创新和企业的努力，国内的粮食加工设备已经达到了国际的

先进水平，一些面粉、米、油脂设备已

经大量出口到东南亚,非洲,南美洲,俄罗斯等国家。振动筛比重去石机回转（旋振）筛着水（擦麦）设备清粉机高平方筛磨粉机•粉碎（颗粒）机配粉系统米机设计制造技术水平设计:目前主要以传统设计为多，在满

足基本功能的情况下，偏重于技术；经验和验证性分析多；设计局限在

结构和零件上；经验设计的成分多。关键设备采用了基于计算机的3维设计、仿真设计和结构参数优化设计。目前一些较大的企业引入了数控车、铣、折弯机床、加工中心，激光切割和部分先进制造技术,保证了产品的质量。而大部分企业目前还停留在传统装备的制造水平，特别是一些小企业。制造:2、国外粮食加工设备技术现状和发展历史：公元三世纪在德国发现有利用轴和灯笼式小齿轮组成的机械装置，由畜力牵引的磨粉机；1834年，苏黎士的一个工程师设计了平行的且有一定速差辊子的磨粉机；1882年在意大利开始生产平筛设备；1896年在日本设计生产了米机；上个世纪50年代气力输送技术在美国使用。国外的粮食加工设备主要集中在欧洲的意大利、瑞士、德国和英国,亚洲的日本，还有美国。如Buhler、Ocrim、Golfetto、Satake、Alapala等这些国家生产的设备,遍布全世界。目前他们的水平代表着世界最先进的技术水平。现状:主要的粮食设备生产公司：意大利的Ocrim、GBS(Golfetto、Berga、Sangati)瑞士的Ｂuhler日本的Ｓatake美国的Great

WesternManufacturing土耳其的Ugur、Alapala主要设备瑞士buhler意大利ocrim去石机意大利GBS振动筛磨粉机高方筛（轻量化）清粉机设计：全部采用CAD,优化设计,可靠性设计,绿色设计,人机工程,系统设计,造型设计等。制造:全部采用CAM,CNC控制机床,激光切割,激光焊接。此外:Ocrim公司的关键设备通过Internet实现远程诊断和服务;Sortex公司和Vibronet公司触摸屏显示控制和在线温度,湿度,流量和蛋白测量;

GBS公司的真空着水系统;

Buhler公司的工艺过程全部空气滤清和温度,压力调节技术。设计技术情况分析：欧洲的粮食机械生产企业严格按照欧盟的食品卫生标准，设计生产粮食加工设备，要求使用的材料、涂料必须符合卫生标准要求，在结构设计上避免有死角，减少残留物。所有的设备设计要求使用维修方便，便于拆卸和安装，建立了严格的维修保养制度。□安全卫生、使用维修方便大量使用塑料和高分子材料，提高卫生标准，降低设备的重量，实现轻量化。□新材料的使用塑料筛格不锈钢筛筒□模块化设计模块化的高方平筛模块化的磨辊组合体组合集成提高设备的产量，减少占地面积□组合集成技术组合清粉机组合振动清理筛建立了能源管理系统；WinCos能源管理可通过监控能源达到促进节能。该方法适用于各种谷物加工到整套仓储工厂和散装物料储存技术。优化负荷管理，可通过全面监控能耗来优化能源使用，从而实现防止达到峰值功率并降低成本的目的

WinCos能源管理通过其趋势功能及智能评估和报

告功能在工厂分析方面提供支持□节能降耗WinCos产品追溯系统可精确记录产品的生产和交付过程。此模块集成于WinCos的自动化功能中，可成功应用于谷物制粉和粮食储运以及饲料和生物燃料加工。自动追溯功能可记录生产过程的每个步骤，通过这种方式可始终准确追溯所有所用原料的来源和加工过程。可追溯性模块将所有信息储存在一个集中式数据库中，可显著降低对物流帐户的要求。用户始终能够确定生产过程中的异常点，从而立即介入并采取适当措施。□产品追溯制度□新技术装备的开发□新功能的扩展使用首先应该将设备的安全卫生提到重要的位置，提高设备的卫生水平；创新是国家发展的战略要求，将创新驱动作为设计制造的根本，创新开发新型的粮食机械设备，满足粮食工业发展的需要；采用新的设计制造技术和分析手段，加强基础理论研究；开发节能降耗的加工设备，实现可持续发展；在满足设备基本功能的前提下，实现精细化设计和制造；创新经营理念，在注重产品质量的同时，为使用方和产品应提供更好的服务，实现共赢。3、发展方向感谢第3讲

医学超声成像技南方医术科术大学汇报人姓名主要内容超声成像基本原理——超声回波法医学超声设备的分类超声诊断仪的主要参数6/21/2023医学超声仪器原理讲义39Part

.01超声成像基本原理——超声回波法超声回波法把几兆赫至几十兆赫的高频声脉冲发射到生物体内，再接收反射波（回波），这种方法称为超声脉冲回波法。脉冲宽度：几微秒脉冲间隔：几百微秒（接收放大器处理回波的时间）脉冲回波法最早较早是应用于雷达和声纳。回波时间t、探测距离L的关系，c为声速6/21/2023医学超声仪器原理讲义416/21/2023医学超声仪器原理讲义426/21/2023医学超声仪器原理讲义43超声回医学波超声仪器法原理讲示义

意图6/21/202344仪器基本框图发射通道：时钟电路（同步脉冲发生器）、发射器（高频脉冲发生器）、换能器（探头）接收通道：接收换能器、射频放大器（RFA）、6/2检1/2023

波及抑制电路、视频医学超声放仪器原大理讲义器（UFA）45Part

.022医学超声设备的分类A型超声A型超声诊断仪因其回声显示采用幅度调制

(Amplitude

Modulation)而得名。A型显示是超声诊断仪最基本的一种显示方式，即在阴极射线管(CRT)荧光屏上，以横坐标代表被探测物体的深度，纵坐标代表回波脉冲的幅度，故由探头(换能器)定点发射获得回波所在的位置可测得人体脏器的厚度、病灶在人体组织中的深度以及病灶的大小。根据回波的其他一些特征，如波幅和波密度等，6/2还1/2023

可在一定程度上对病医学超声灶仪器原进理讲义行定性分析。476/21/2023医学超声仪器原理讲义48由于A型显示的回波图，只能反映局部组织的回波信息，不能获得在临床诊断上需要

的解剖图形，且诊断的准确性与操作医师

的识图经验关系很大，因此其应用价值已

渐见低落，即使在国内，A型超声诊断仪也很少生产和使用了。6/21/2023医学超声仪器原理讲义49M型超声6/21/2023医学超声仪器原理讲义50M型超声成像诊断仪适用于对运动脏器，如心脏的探查。由于其显示的影像是由运动回波信号对显示器扫描线实行辉度调制，并按时间顺序展开而获得一维空间多点运动时序（motion-time）图，故称之为M型超声成像诊断仪，其所得的图像也叫做超声心动图。6/21/2023医学超声仪器原理讲义516/21/2023医学超声仪器原理讲义52M型超声诊断仪发射和接收工作原理与A型有些相似，不同的是其显示方式。对于运动脏器，由于各界面反射回波的位置及信号大小是随时间而变化的，如果仍用幅度调制的A型显示方式进行显示，所显示波形会随时间而改变，得不到稳定的波形图。因此，M型超声诊断仪采用辉度调制的方法，使深度方向所有界面反射回波用亮点形式在显示器垂直扫描线上显示出来，随着脏器的运动，垂直扫描线上的各点将发生位置上的变动，定时地采样这些回波并使之按时间先后逐行在屏上显示出来。图中可以看出，由于脏器的运动变化，活动曲线的间隔亦随之发生变化，如果脏器中某一界面是536/2静1/2023

止的，活动曲线将变医学超声为仪器原水理讲义平直线。6/21/2023医学超声仪器原理讲义54M型超声诊断仪对人体中的运动脏器，如心脏、胎儿胎心、动脉血管等功能的检查具有优势，并可进行多种心功能参数的测量，如心脏瓣膜的运动速度、加速度等。但M型显示仍不能获得解剖图像，它不适用于对静态脏器的诊查。6/21/2023医学超声仪器原理讲义55B型超声6/21/2023医学超声仪器原理讲义56为了获得人体组织和脏器解剖影像，继A型超声诊断仪应用于临床之后，B型、P型、BP型、C型和F型超声成像仪又先后问世，由于它们的一个共同特点是实现了对人体组织和脏器的断层显示，通常将这类仪器称为超声断层扫描诊断仪。虽然B型超声成像诊断仪因其成像方式采用辉度调制(Brightness

Modulation)而得名，其影像所显

示的却是人体组织或脏器的二维超声断层图(或称

剖面图)，对于运动脏器，还可实现实时动态显示。6/21/2023医学超声仪器原理讲义576/21/2023医学超声仪器原理讲义58C型超声C型扫查，又称C型显示，“特定深度扫查”

(constant

depth

mode)。与B型扫查一样都是辉度调制的二维切面象显示方式，所不同的是B型扫查所获得的是超声波束扫查平面本身的切面象，即纵向切面象。可惜由于C型扫查的灵敏度较低，显象速度不易提高，使C型扫查技术的发展受到6/2限1/2023

制。医学超声仪器原理讲义

596/21/2023医学超声仪器原理讲义606/21/2023医学超声仪器原理讲义61D型超声D型超声成像诊断仪也即超声多普勒诊断仪，它是利用声学多普勒原理，对运动中的脏器和血液所反射回波的多普勒频移信号进行检测并处理，转换成声音、波形、色彩和辉度等信号，从而显示出人体内部器官的运动状态。超声多普勒诊断仪主要分为3种类型：即连续式超声多普勒(continuous

wave

doppler)成像诊断仪脉冲式超声多普勒(pulsed

wave

doppler)成像诊断仪实时二维彩色超声多普勒血流成像(color

doppler626/21/2023

flow

image)诊断仪。医学超声仪器原理讲义F型超声63F型扫查，又称F型显示。它与C型扫进原理上是相似的。区别仅在于：在扫查一幅图像的过程中，

C型扫查平面距探头的深度是不变的，而F型扫查面距探头的深度是一变量，不是一个常量。根据成像需要可作相应变动，从而可获得6/2斜1/2023

面、曲面的F型医图学超声仪像器原理讲义6/21/2023医学超声仪器原理讲义64P型超声6/21/2023医学超声仪器原理讲义65又称P型显示，它可视为一种持殊的B型显示，超声换能器置于圆周的中心，径向旋转扫查线与显示器上的径向扫描线作同步的旋转。主要适用于对肛门、直肠内肿瘤、食道癌及子宫颈癌的检查，亦可用于对尿道、膀胱的检查。P型超声诊断仪所使用的探头称为径向扫描探头，如尿道探头，直肠探头都属于径向扫描探头。扫

描时探头置于体腔内，如食道、胃或直肠等。6/21/2023医学超声仪器原理讲义666/21/2023医学超声仪器原理讲义67Part

.013超声诊断仪的主要参数主要参数6/21/2023医学超声仪器原理讲义69表征超声诊断仪性能的参数，从大的方面可分为三类，这就是：声系统参数图

像

特

性

参数电气特性参数在众多的参数中，我们只讨论其中几个主要参数。声系统参数：声输出的强度、总功率等；

超声场的时频特性，如波型、持续时间、脉冲重复频率、脉冲形状、频率、脉冲带宽等；

声场分布特性，如换能器类型、波束形状、聚焦特性、景深等。6/21/2023医学超声仪器原理讲义70图像特性参数：分辨力；位置记录精度；深度测量精度；帧频；存贮器的容量；图像处理能力。6/21/2023医学超声仪器原理讲义71电气特性参数：灵敏度；增益及TGC指标；压缩特性及动态范围；显示器的动态范围；系统的带宽等。6/21/2023医学超声仪器原理讲义72Part

.02几个主要参数动态范围显示信号的最大水平与最小水平的比称为动态范围(Dynamic

Range,DR)，DR描述了信号幅度变化的大小，一般用分贝[dB]值表示。式中：Umax—信号最大值，Umin

—信号最小6/21/2值02374医学超声仪器原理讲义生物组织的声界面特性，组织吸收（超声衰减）特性及探测深度决定了信号的动态范围6/21/2023医学超声仪器原理讲义75因此动态范围DR通常由两个部分组成：声界面特性（声阻抗差）所确定的信号幅度变化（SDR）超声在组织传播过程中衰减所引起的信号幅度变化，超声传播衰减取决于组织特性（超声衰减系数

）与传播距离（L）由此超声回波总动态范围可写为：DR

=

2 L

+

SDR对动态范围的影响因素6/21/2023医学超声仪器原理讲义76超声在生物组织中传播所产生的全部回波；

超声发射功率、接受放大器的等效输入噪声；终端显示装置的动态范围；动态压缩方法时间增益控制——补偿传输衰减幅度增益控制——使有用信号相对压缩线形范围线性范围，一般指的是仪器中放大器线性范围，它给出放大器输入信号和输出信号之间成线性关系的区域。即Uo

=

KUi线性关系也用分贝值来表示式中：Umax—信号最大值，Umin

—信号最小值，可6/21/20见23线性放大器的线性医学范超声仪围器原理讲即义

是动态范围776/21/2023医学超声仪器原理讲义78当输出信号的最大幅度保持不变时，输入信号的线性范围将随着K值的减小而增大。6/21/2023医学超声仪器原理讲义79分辨率6/21/2023医学超声仪器原理讲义80分辨力指成像系统能分辨空间尺寸的能力，即能把两点区分开来的最短距离。超声显像仪的分辨力是衡量其质量好坏的最重要的指标，分辨力越高，越能显示出脏器的细小结构。6/21/2023医学超声仪器原理讲义81超声成像的分辨力有横向分辨力和纵向分辨力之分。前者是指垂直于超声脉冲束方向上的分辨力，后者是沿波束轴方向上的分辨力。这两种分辨力的大小差别很大，纵向分辨力总是优于横向分辨力。而且，垂直于波束轴的两个维上的横向分辨力也往往不同。影响横向分辨力和纵向分辨力的因素各不相同，6/21/2023医学超声仪器原理讲义82横向分辨力又称侧向分辨力，它表示区分处于声束轴垂直的平面上的两个物体的能力。超声波束直径尺寸直接影响横向分辨力，波束直径越细，能分辨的尺度越小，横向分辨力越高。6/21/2023医学超声仪器原理讲义83影响横向分辨率的因素显示荧光点尺寸的影响波束直径尺寸的影响

动态范围的影响6/21/2023医学超声仪器原理讲义846/21/2023医学超声仪器原理讲义856/21/2023医学超声仪器原理讲义86仪器的图像质量主要取决于横向分辨力。横向分辨力好，图像细腻，小结构就能显示清楚。横向分辨力主要由换能器的尺寸、形状、发射频率、聚焦等因素决定。当显示屏光点尺寸较大时，也会影响横向分辨力。此外，随着深度的增加，脉冲频谱中的各种频率成分的衰减情况也不同，这个因素也潜在地影响着横向分辨力。现代化的显像仪横向分辨力可优于2mm。6/21/2023医学超声仪器原理讲义87纵向分辨力又称轴向分辨力或距离分辨力，表示在声束轴线方向上对相邻两回声点的分辨力。纵向分辨力与发射超声频率有关，因为声波的纵向分辨力理论极限为声波的半波长。频率越高，波长越短。纵向分辨力与超声脉冲的持续时间有关，脉冲持续时间越短，即脉冲越窄，纵向分辨力越高。超声脉冲持续时间与发射电脉冲宽度及换能器阻6/2尼1/2023

有关。医学超声仪器原理讲义

88影响纵向分辨率的因素脉冲宽度的影响增益大小的影响6/21/2023医学超声仪器原理讲义896/21/2023医学超声仪器原理讲义906/21/2023医学超声仪器原理讲义91色散吸收对横向、纵向分辨率的影响6/21/2023医学超声仪器原理讲义92吸收与频率的关系——频率越高，吸收越强；频谱中心向低频偏移；波束变宽；前沿变坏；理想的情况下，工作频率越高，分辨率越高；生物组织的平均衰减系数接近1dB/cm·MHz；频率3MHz—深度20

cm—衰减60dB，94%频率10MHz—深度20

cm—衰减200dB，99.5%在大多数情况下，最佳工作频率就是超声波穿透深度不超过200个波长时就能达到被探测脏器的

那个频率；例如：频率为3MHz时，波长是0.51mm它能够像。6/2形1/2023

成102mm深处组织的医学良超声仪好器原理讲图义93带宽6/21/202394医学超声仪器原理讲义工作频率超声诊断仪的工作频率，根据两个方面因素作最佳的选择。首先，从分辨力的角度说，增高频率，可以改善分辨力。频率越高，波长越短，则波束的指向性越好（近场距离大，而发散角小），横向和纵向分辨力都能提高。其次，从穿透深度的角度来看，工作频率越高，则衰减成正比地增加，必然使探测深度减小。若6/2要1/2023

求较大的穿透深度，医学超声就仪器原得理讲义取较低的工作频率。95因此，在设计中不得不在工作深度与频率之间取合理的折衷。比如眼科应用中，所要求深度小，可以用高频率以提高分辨力，一般用10MHz。而

要穿透较大深度（如腹腔）时，则只能取较低工作频率。通用B型超声诊断仪的工作频率一般在

3.5MHz，有些诊断仪配有多种不同频率的的需要。6/2探1/2023

头以满足不同检医查学超声仪深器原理讲度义96常用超声诊断仪的超声频率；动态范围分辨率(波长mm)频率(MHz)10dB1.520dB2.530dB3.010.253.754.52.50.91.51.850.450.750.910学0.2750.3750.45作用距离（穿透深度）指仪器发射的超声波束可以穿透并能显示出回声图像的被测介质深度。超声医学成像系统的作用距离，通常要满足处于相当深度上的各种器官的成像需要，如腹部成像就需要有20cm的工作距离，而用于眼球的深度为

10cm。影响作用距离的主要因素是脉冲信号在传播途中的衰减，这是由于组织的吸收、反射、折射、散射等原因引起的。6/21/2023

医学超声仪器原理讲义

98要提高仪器的探测深度，有三个方面的途径。

降低工作频率。但降低工作频率，则分辨力也随之降低，这是一个限制。

提高接收机的灵敏度和扩大动态范围，使能接收较远距离的微弱的反射信号，但这要受到换能器噪声的限制，信噪比极限对诊断超声的最大穿透深度上的限制为300个波长左右。

加大发射功率，使远距离的微小声阻抗差也能产生较强反射，从而使更远距离的病灶也能被探测到，但要考虑安全剂量的限制。6/21/2023

考虑到各方面的指医标学超声，仪器原理应讲义合理选取作用距离。99脉冲重复频率6/21/2023医学超声仪器原理讲义100指脉冲工作方式超声仪器每秒钟重复发射超声脉冲的次数，即探头激励脉冲的频率。重复频率主要取决于所需探测的最大深度以及扫描的回扫时间。设最大深度L=20cm，超声速度c=1540/s，则探测最大深度所需时间为2L/c，最大重复频率为：6/21/2023医学超声仪器原理讲义101重复频率过高，会造成多重界面的重复反射而互相干扰，使回波图形混乱和模糊。通常选用频率在50~2000Hz之间。M型超声多采用1000次/s，脉冲持续时间1.5微秒。断层显像仪为了提高帧频，选用3000Hz6/21/2023医学超声仪器原理讲义102帧频6/21/2023医学超声仪器原理讲义103成像系统每秒钟可以成像的帧数称为帧频。动画显示：画面帧频必须达到一定的数目电视------30帧/秒电影------24帧/秒通常帧频>10帧/秒，为实时成像系统；帧频<1