一种果蔬便携式无损检测设备及其检测方法与流程

本发明涉及果蔬检测技术领域，尤其涉及一种果蔬便携式无损检测设备及其检测方法。

背景技术：

随着生活水平的不断提高，人们对果蔬的需求量和品质要求都在不断提高，果蔬品质的好坏直接影响到消费者的生活质量和健康安全。

目前，检测果蔬内部品质的主要方法为化学方法，例如硫酸苯酚比色法测总糖，酸碱中和滴定法测总酸，这些化学方法虽然精度较高，但操作繁琐，检测时间较长，难以实现对果蔬的无损快速检测。

因此，如何提供一种果蔬便携式无损检测设备，以实现无损快速检测，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种果蔬便携式无损检测设备，以实现无损快速检测。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种果蔬便携式无损检测设备，其特征在于，包括信号采集装置、机壳和内置在所述机壳中的光源装置、信号处理装置、电源装置，其中，所述光源装置包括灯珠和灯座，所述灯座固定在所述机壳上，所述灯珠固定在所述灯座上，所述光源装置从所述电源装置取电；所述信号采集装置可拆卸的设置在所述机壳的外壁上，所述信号采集装置包括连接设置的光谱仪和耦合透镜，所述信号采集装置从所述电源装置取电；所述信号处理装置包括内置有光谱信息与标准理化值的定量模型的处理器和用于显示分析处理结果的显示屏，所述信号采集装置将采集的到的光谱信息传递给所述处理器，所述信号处理装置从所述电源装置取电。

优选的，上述灯珠为多个且呈圆形设置在所述灯座上。

优选的，上述灯珠为9个，其中8个所述灯珠组成环形灯源，1个所述灯珠位于所述环形灯源的中心。

优选的，上述的果蔬便携式无损检测设备还包括转换所述环形灯源与所述1个灯珠开闭的开关。

优选的，上述的果蔬便携式无损检测设备还包括上灯板和下灯板，所述上灯板上开设有供所述灯珠穿过的第一通孔，所述下灯板上开设有供所述灯座穿过的第二通孔，所述下灯板固定所述灯座且将所述灯座与所述机壳固定连接，所述上灯板固定所述灯珠且与所述下灯板固定连接，所述上灯板和所述下灯板将所述灯座扣合保护。

优选的，上述上灯板的外壁上设置有环绕所述环形灯源设置的第一密封圈和环绕所述1个灯珠设置的第二密封圈。

优选的，上述的果蔬便携式无损检测设备还包括手持装置，所述手持装置可拆卸的设置在所述机壳的外壁上，所述信号采集装置设置在所述手持装置的顶端。

优选的，上述的果蔬便携式无损检测设备还包括散热装置，所述散热装置包括两个风扇，所述机壳上开设有供所述散热装置排风的多个通孔。

本发明还提供一种果蔬无损检测方法，包括：步骤1)将样品放好，光源装置产生光线照射所述样品；步骤2)通过耦合透镜采集透过所述样品的光谱曲线并将所述光谱曲线形成光谱信号传送至光谱仪，所述光谱仪将所述光谱信号转换为数字信号并传送至内置有光谱信息与标准理化值的定量模型的处理器；步骤3)所述处理器处理所述数字信号并在显示屏上输出分析处理得到的检测结果。

优选的，上述光源装置的灯珠为卤钨灯珠且为9个，其中8个组成环形灯源，1个位于所述环形灯源的中心。

本发明提供的果蔬便携式无损检测设备，包括信号采集装置、机壳和内置在所述机壳中的光源装置、信号处理装置、电源装置，其中，所述光源装置包括灯珠和灯座，所述灯座固定在所述机壳上，所述灯珠固定在所述灯座上，所述光源装置从所述电源装置取电；所述信号采集装置可拆卸的设置在所述机壳的外壁上，所述信号采集装置包括连接设置的光谱仪和耦合透镜，所述信号采集装置从所述电源装置取电；所述信号处理装置包括内置有光谱信息与标准理化值的定量模型的处理器和用于显示分析处理结果的显示屏，所述信号采集装置将采集的到的光谱信息传递给所述处理器，所述信号处理装置从所述电源装置取电。使用时，将样品放好，光源装置产生光线照射所述样品，然后将信号采集装置从机壳上拆卸下来，通过耦合透镜采集透过所述样品的光谱曲线并将所述光谱曲线形成光谱信号传送至光谱仪，所述光谱仪将所述光谱信号转换为数字信号并传送至内置有光谱信息与标准理化值的定量模型的处理器，最后所述处理器处理所述数字信号并在显示屏上输出分析处理得到的检测结果，实现果蔬多品质指标的快速检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的果蔬便携式无损检测设备的外部结构示意图；

图2为本发明实施例提供的果蔬便携式无损检测设备的内部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的光源装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的信号采集装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的果蔬便携式无损检测设备使用时的剖视结构示意图。

上图1-5中：

机壳1、光源装置2、上灯板201、灯珠202、灯座203、下灯板204、第一密封圈205、第二密封圈206、信号采集装置3、耦合透镜301、光谱仪302、压板303、显示屏401、处理器402、接口403、开关404、通孔405、风扇406、稳压板407、手持装置5、样品6。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1-图5，图1为本发明实施例提供的果蔬便携式无损检测设备的外部结构示意图；图2为本发明实施例提供的果蔬便携式无损检测设备的内部结构示意图；图3为本发明实施例提供的光源装置的结构示意图；图4为本发明实施例提供的信号采集装置的结构示意图；图5为本发明实施例提供的果蔬便携式无损检测设备使用时的剖视结构示意图。

本发明实施例提供的果蔬便携式无损检测设备，包括信号采集装置3、机壳1和内置在机壳1中的光源装置2、信号处理装置、电源装置，其中，光源装置2包括灯珠202和灯座203，灯座203固定在机壳1上，灯珠202固定在灯座203上，光源装置2从电源装置取电；信号采集装置3可拆卸的设置在机壳1的外壁上，信号采集装置3包括连接设置的光谱仪302和耦合透镜301，光谱仪302和耦合透镜301螺纹连接，信号采集装置3从电源装置取电；信号处理装置包括内置有光谱信息与标准理化值的定量模型的处理器402和用于显示分析处理结果的显示屏401，信号采集装置3将采集的到的光谱信息传递给处理器402，信号处理装置从电源装置取电，电源装置包括锂电池和稳压板407，为整个设备供电，锂电池可循环充电，稳压板407用于稳定电路电压，保证光源稳定性。使用时，将样品6放好，光源装置2产生光线照射样品6，然后将信号采集装置3从机壳1上拆卸下来，通过耦合透镜301采集透过样品6的光谱曲线并将光谱曲线形成光谱信号传送至光谱仪302，光谱仪302将光谱信号转换为数字信号并传送至内置有光谱信息与标准理化值的定量模型的处理器402，最后处理器402处理数字信号并在显示屏401上输出分析处理得到的检测结果，实现果蔬多品质指标的快速检测，例如检测结果可以包括待测样品6的可溶性固形物、总糖、总酸和番茄红素的含量值等。完成工作之后，重新将信号采集装置3安装在机壳1上，使用方便，避免丢失，其中，信号采集装置3还包括USB数据线，USB数据线通过接口403连接光谱仪302和处理器402，将光谱信息传输给处理器402，为了提高设备的移动性，处理器402包括：ARM、DSP或单片机。

本发明实施例提供的果蔬便携式无损检测设备具有快速无损、结构紧凑、体积小、操作简便等优点，能同时实现果蔬多品质指标的快速检测。整个过程无需对检测的样品6进行前处理，在检测过程中对样品6无损伤，可根据不同的样品6检测可溶性固形物、总糖、总酸等内部品质参数，解决现有技术中存在的检测时间长、操作繁琐等问题。具体的，本发明实施例提供的果蔬便携式无损检测设备，可以利用透过样品6的光谱信息对果蔬品质进行分析，通过建立好光谱信息与标准理化值的定量模型的处理器，达到无损预测果蔬品质的目的。检测过程中，无需前处理，对样品6无损伤，是一种快速有效的无损检测方法。同时，该设备的检测方法为透射或漫透射检测，相比漫反射检测方法能够更好的反映样品6的内部品质。

同时，本发明实施例提供的果蔬便携式无损检测设备中，所选取的微型光谱仪302、耦合透镜301、处理器402等均为体积小、重量轻的产品，整个设备尺寸仅为18*24*7cm，移动方便，摆脱了现有分析仪器体积大的缺点。

为了使检测光线更集中，利用耦合透镜301代替传统的光纤，体积小，可以更好的汇聚光纤，并避免了光纤脆弱易老化的缺点。

其中，灯珠202为多个且呈圆形设置在灯座203上，具体的灯珠202为9个，其中8个灯珠202组成环形灯源，1个灯珠202位于环形灯源的中心。灯珠202由开关控制电路的连通，灯珠202为卤钨灯珠。

为了进一步优化上述方案，上述的果蔬便携式无损检测设备还包括上灯板201和下灯板204，上灯板201上开设有供灯珠202穿过的第一通孔，下灯板204上开设有供灯座203穿过的第二通孔，下灯板204固定灯座203且将灯座203与机壳1固定连接，上灯板201固定灯珠202且与下灯板204固定连接，上灯板201和下灯板204将灯座203扣合保护。此处对光源装置2进行了特殊的设计。第一，光源装置2使用八个小功率的灯珠202，分散了功率分布，保证透过样品6信号强度的同时最大程度的降低了光源的功率。第二，上灯板201部分设有10mm高度的内壁，不仅起到辅助支撑的效果，也避免了光透过果梗部分带来不良影响。第三，有两个光源，8个灯珠202组成环形灯源为其中一个灯源，1个灯珠202位于环形灯源的中心为第二个灯源，两个灯源通过开关404的切换分别开闭，分别可用于大样品和小样品的品质测量，即转换具有8个灯珠202的环形灯源与1个灯珠202开闭，当电源装置开始供电之后，8个灯珠202的环形灯源作为一个灯源的话，1个灯珠202作为第二个灯源，这两个灯源必然有一个是亮的，同时必然有一个是灭的。为了加快光源散热，上灯板201和下灯板204的部分材质优选为铝。

由于环形灯源作为一个灯源使用，1个灯珠202作为一个灯源使用，那么为了在每个灯源单独使用时防止光线溢出，所以要在上灯板201的外壁上设置有环绕环形灯源设置的第一密封圈205和环绕1个灯珠设置的第二密封圈206。在使用时，以大样品西红柿为例，打开8个灯珠202的环形灯源，此时1个灯珠202的灯源是熄灭的，西红柿直接放在第一密封圈205上，那么在第一密封圈205的密封下，光线从灯源射出后全部照射到西红柿上，不会溢出，此时的第二密封圈206就是上面所说的10mm高度的内壁，能够对西红柿的底部起到辅助支撑作用，西红柿放置更加的稳定。然后以小样品为例，例如小西红柿，也叫作樱桃番茄，体积比较小，那么此时只需要打开1个灯珠的灯源，此时8个灯珠的环形灯源是熄灭的，小西红柿放在第二密封圈206上即可，测试过程同上。第一密封圈205的材质可以为橡胶。

为了进一步优化上述方案，机壳1的外壁上设置有手持装置5，手持装置5可拆卸的设置在机壳1的外壁上，信号采集装置3设置在手持装置5的顶端，具体的，信号采集装置3通过压板303固定在手持装置5的外壳上，那么当需要使用时，将手持装置5从机壳1上拿下来之后，工作人员的手直接把握住手持装置5即可使用，操作更加方便。

为了进一步优化上述方案，上述的果蔬便携式无损检测设备还包括散热装置，散热装置包括两个风扇406，机壳1上开设有供散热装置排风的多个通孔405。散热好，可使装置长时间使用。

下面以具体测试一个西红柿为例，说明本发明的工作原理：

开启电源装置的开关，为设备的各个部件供电，通过开关404选择环形光源，打开处理器402，将光源装置2预热15分钟，对灯源和光谱仪302进行黑白参考的校正。将番茄放在仿形胶垫上，将耦合透镜301的检测探头对准番茄的果顶，进行透射光谱的采集。当环形光源发出的光照到番茄表面后，会发生反射、吸收等现象，最后由番茄表面透射而出，透射的光谱信息会携带有与样品组分相关的信息。光谱仪302接收到来自耦合透镜301的信号后转换为数字信号并传输给处理器402，通过处理器402内的软件对数字信号进行处理，并在屏幕显示待测样品6的可溶性固形物、总糖、总酸和番茄红素的含量值。

本发明实施例还提供一种果蔬无损检测方法，包括：步骤1)将样品6放好，光源装置2产生光线照射样品6；步骤2)通过耦合透镜301采集透过样品6的光谱曲线并将光谱曲线形成光谱信号传送至光谱仪302，光谱仪302将光谱信号转换为数字信号并传送至内置有光谱信息与标准理化值的定量模型的处理器402；步骤3)处理器402处理数字信号并在显示屏401上输出分析处理得到的检测结果。

本发明实施例提供的果蔬无损检测方法可以利用透过样品6的光谱信息对果蔬品质进行分析，通过建立好光谱信息与标准理化值的定量模型的处理器402，达到无损预测果蔬品质的目的。检测过程中，无需前处理，对样品6无损伤，是一种快速有效的无损检测方法。同时，该设备的检测方法为透射或漫透射检测，相比漫反射检测方法能够更好的反映样品6的内部品质

为了进一步优化上述方案，光源装置2的灯珠202为卤钨灯珠且为9个，其中8个组成环形灯源，1个位于环形灯源的中心。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。