本发明属于膨化罐，具体为一种用于膨化罐的物料动态监测设备及其称重方法和称重策略。
背景技术：
1、压差膨化干燥是一种将原料经预处理后，干燥至一定水分含量，然后将物料置于物料罐内，通过加热和加压，然后突然减压，使物料内部水分突然汽化，使物料内部膨胀实现物料膨化的加工方法，广泛应用于食品加工领域，尤其在果蔬脆片、谷物膨化等产品的生产中发挥重要作用。然而，传统的压差膨化过程往往被视为一个“黑箱”模式，即在加工过程中，无法实时获取物料的状态信息，如中心温度、表观和重量等，导致无法精确控制加工条件，从而影响了产品的最终品质和生产效率。具体来说，传统的压差膨化设备主要依赖于预设的工艺参数进行操作，而无法实时感知物料在加工过程中的状态变化。这些状态信息对于精确调整加工参数、优化加工流程至关重要。由于缺乏实时反馈，操作人员往往难以对加工过程进行精细化的控制，使得产品品质难以保持稳定，生产效率也难以得到提升。
2、在压差膨化干燥过程中，整个干燥过程可分为升温升压、膨化和真空干燥三个阶段。每个阶段的终点判断通常依赖于操作人员的经验和对预设温度及干燥时间的预估。有时，甚至需要将物料取出进行称重以计算含水率，这不仅增加了操作的复杂性，还可能对物料造成不必要的损伤，进而影响到产品的最终质量。更为重要的是，传统的压差膨化设备在加工过程中无法对物料的表观以及物料内部中心温度进行实时判断，这进一步限制了加工条件的精确控制。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种用于膨化罐的物料动态监测设备及其称重方法和称重策略，解决了在实验过程中无法实时显示并记录物料在压差膨化干燥过程中含水率变化的问题。
2、本发明是通过以下技术方案来实现：
3、一种用于膨化罐的物料动态监测设备，包括安装在膨化罐底部的称重机构和安装在膨化罐的壳体上的监控机构；
4、称重机构包括物料支撑结构和测重结构，测重结构对称设置于物料支撑结构两侧；
5、物料支撑结构包括物料托盘、伸缩轴和步进电机，步进电机连接在膨化罐的底部，伸缩轴下端与步进电机的上端连接，伸缩轴设置在物料托盘的下方；
6、在物料托盘的下方设有隔热箱；
7、测重结构包括称重传感器、支撑柱和称重变送器，称重传感器和称重变送器设置在隔热箱中，称重传感器与称重变送器电性连接；支撑柱一端与称重传感器连接，另一端与物料托盘底面连接；
8、监控结构包括观察窗、温度传感器和视觉传感器，观察窗安装在膨化罐的壳体上，温度传感器安装在膨化罐内，视觉传感器固定安装在观察窗的内部。
9、进一步，在称重传感器下方还设有限位块，限位块固定在膨化罐的底部。
10、进一步，在观察窗中安装有双层防爆玻璃。
11、进一步，在观察窗上安装有补光灯。
12、进一步，支撑柱下端位于隔热箱中。
13、进一步，支撑柱为工字形结构。
14、进一步，称重变送器电性连接显示面板，显示面板设置在膨化罐的壳体外部。
15、本发明还公开了所述的物料动态监测设备的称重方法，包括以下过程：
16、当需要使用该用于膨化罐的物料动态监测设备进行称重测量时，将物料放置在物料托盘上，伸缩轴向步进电机内收缩，物料托盘向下挤压支撑柱，固定在限位块上的称重传感器开始感应支撑柱传递的物料的重力数字，通过称重变送器将称重传感器上的测量值输出；
17、同时，在称重的过程中，隔热箱罩住称重传感器和称重变送器；
18、温度传感器和视觉传感器实时监测物料的中心温度和表观信息，通过观察窗直观地观察膨化罐内的物料状态，从而判断其干燥状态。
19、本发明还公开了所述的物料动态监测设备的称重策略，包括以下过程：
20、第一阶段：加压与稳定阶段
21、在此阶段物料被放入膨化罐后，进行称重操作，以获取物料在膨化前保温保压过程中的重量变化；
22、第二阶段：瞬时膨化过程
23、在瞬间膨化启动前，先打开步进电机，步进电机控制伸缩轴向上伸出，顶住物料托盘，然后关闭步进电机，将物料托盘进行锁死，不进行称重；
24、第三阶段：真空干燥阶段
25、在膨化结束后，再次打开步进电机，步进电机控制伸缩轴向下伸缩，测重结构恢复测重，对物料进行实时重量监控。
26、进一步，在第一阶段放入物料前对物料托盘进行空载测定。
27、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
28、本发明公开了一种用于膨化罐的物料动态监测设备，包括称重机构和监控机构；称重机构包括物料支撑结构和测重结构，物料支撑结构包括物料托盘、伸缩轴、步进电机，伸缩轴活动安装在物料托盘的下端，步进电机固定安装在伸缩轴的下端；测重结构包括称重传感器、支撑柱、称重变送器，支撑柱一端与称重传感器连接，另一端与物料托盘底面连接；通过步进电机控制伸缩轴移动，实现对物料托盘的锁死或固定，进而保证了每个阶段称重需求是否启用。
29、设计隔热箱将称重传感器和称重变送器与膨化罐腔体分隔，防止温度和压力的突然改变对称重传感器的影响，提高称重的准确性；
30、监控结构包括观察窗、温度传感器和视觉传感器，温度传感器位于膨化罐的内部，用于实时获取物料的中心温度信息，温度传感器能够精确测量物料内部的温度变化，为调整加工温度和压力提供依据；视觉传感器固定安装在膨化罐物料观察窗的内部，实现了对膨化罐内部物料表观状态的实时监控，视觉传感器能够捕捉物料的表观变化，如颜色、形状等，为判断物料膨化程度和品质提供依据。操作人员再结合观察窗可以直观地观察膨化罐内的物料状态，能够实时了解干燥过程中物料的表面状况和整体状态，并且可通过干燥过程中水雾的变化来辅助判断干燥状况。
31、通过称重机构和监控机构的协同作用，能够实时监测物料在压差膨化过程中的中心温度、表观和重量等关键信息，打破了传统压差膨化的“黑箱”模式。根据实时监测的数据，工作人员就能够自动调整加工条件，实现精确控制压差膨化过程，从而提高产品品质。
32、进一步，物料仓在整个过程中要经过不同压差的变化，尤其是瞬时膨化，而称重都是要求在等压力稳定条件下进行称重数据的采集，所以在称重传感器下方设计了限位块。
33、进一步，在观察窗中固定安装双层防爆玻璃，提高了安全性，有效隔离了内外环境，防止因操作过程中可能发生的意外情况对操作人员造成伤害。
34、进一步，在观察窗上安装有补光灯，确保即使在昏暗环境下，视觉传感器仍能提供清晰的图像，使得操作人员能够全面、准确地了解产品状态，提高了监控的精度和实用性。
35、本发明还公开了所述的物料动态监测设备的称重策略，考虑到正压和负压阶段对称重装置的影响，本发明在瞬时膨化过程通过步进电机推动伸缩轴向上移动，顶住托盘，使得托盘不向下传递压力，避免其受到不必要的干扰。待条件恒定后，当需要测重时，控制步进电机将伸缩轴缩回，利用两侧称重部分进行监测。消除了膨化罐条件改变对称重的影响，还能避免对测重结构造成损坏，提高称重传感器的精度，延长其使用寿命。
36、进一步，为消除膨化罐条件改变对称重的影响，本发明在放入物料前对称量装置进行空载测定。通过对比空载和负载时的重量数据，本发明可以校准物料的实际重量，从而提高称重的准确性。
1.一种用于膨化罐的物料动态监测设备，其特征在于，包括安装在膨化罐(1)底部的称重机构(3)和安装在膨化罐(1)的壳体上的监控机构(2)；
2.根据权利要求1所述的一种用于膨化罐的物料动态监测设备，其特征在于，在称重传感器(104)下方还设有限位块(106)，限位块(106)固定在膨化罐(1)的底部。
3.根据权利要求1所述的一种用于膨化罐的物料动态监测设备，其特征在于，在观察窗(201)中安装有双层防爆玻璃(202)。
4.根据权利要求1所述的一种用于膨化罐的物料动态监测设备，其特征在于，在观察窗(201)上安装有补光灯(204)。
5.根据权利要求1所述的一种用于膨化罐的物料动态监测设备，其特征在于，支撑柱(105)下端位于隔热箱(107)中。
6.根据权利要求1所述的一种用于膨化罐的物料动态监测设备，其特征在于，支撑柱(105)为工字形结构。
7.根据权利要求1所述的一种用于膨化罐的物料动态监测设备，其特征在于，称重变送器(108)电性连接显示面板，显示面板设置在膨化罐(1)的壳体外部。
8.基于权利要求1-7任意一项所述的物料动态监测设备的称重方法，其特征在于，包括以下过程：
9.基于权利要求1-7任意一项所述的物料动态监测设备的称重策略，其特征在于，包括以下过程：
10.根据权利要求9所述的物料动态监测设备的称重策略，其特征在于，在第一阶段放入物料前对物料托盘(101)进行空载测定。
