用于校正农产品光学特性检测装置的固体仿体的制造模具的制作方法

本实用新型涉及一种制造模具，尤其是涉及了一种用于校正农产品光学特性检测装置的固体仿体的制造模具。

背景技术：

生物组织光学特性的检测技术在食品和农产品品质检测中得到了广泛的研究和应用。自从Norris在1964年将近红外光谱技术用于农产品检测中，大多数传统近红外光谱技术研究都是将该技术用于农产品化学成分的无损检测。

然而，光在生物组织的传播与衰减主要存在两种形式：吸收与散射，可以用吸收系数与约化散射系数来表征。可见-近红外波段下的吸收系数与农产品中的一些重要的化学成分(如：SSC)相关，而散射通常与其微观物理结构相关。所以对于农产品品质检测，测量这两种参数有很大意义。

在农产品检测领域，有一些已有研究：时间分辨反射光谱法；空间分辨光谱法；基于高光谱的空间分辨法；空间频域成像法以及积分球法。在这些方法用于实际检测之前，需要使用标准物质对这些光谱或图像装置与仪器以及相应的算法进行校正与精度验证。这些标准物质被称为固体仿体。固体仿体的光学特性参数应包含农产品光学特性参数的范围，这样可以实现对不同检测系统较大光学特性参数范围内的校正。

目前已有研究中的固体仿体有固体与液体两类，但是固体仿体能够长期保存且可以制作成不同形状，更能够满足农产品检测的实际情况。目前对于农产品的固体仿体制作在国内还属空白，国外有商品化的固体仿体但是成本较高。由于不同的农产品光学特性参数检测装置需要大量的，且形状大小不同的固体仿体，所以需要开发出一套低成本且制作简单的固体仿体。

技术实现要素：

为了解决背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供了一种用于校正农产品光学特性检测装置的固体仿体的制造模具。

本实用新型的技术方案如下步骤：

本实用新型的模具包括三种针对不同使用需求的模具，分别是用于制作薄平板型固体仿体的模具、用于制作厚平板型固体仿体的模具和用于制作带半球厚板型固体仿体的模具，模具通过模块化组件搭建而成；模块化组件具体包括底座板、薄中间板、注射器、厚中间板、烧杯和半球板，薄中间板和厚中间板均为中部开有通槽的环形结构，环形结构的侧壁开有用于注入液体的径向通道，底座板为一块平板结构，半球板为一端中心带有凸台的平板结构，半球板非凸台端面中心开有半球形孔。

所述的用于制作薄平板型固体仿体的模具主要由两块底座板以及两块底座板之间的薄中间板构成，注射器中的混合液通过薄中间板侧壁的径向通道注入。

所述的用于制作厚平板型固体仿体的模具主要由一块底座板和置于底座板上的厚中间板构成，烧杯中的混合液倒入厚中间板中间的通槽和底座板形成的容腔中。

所述的用于制作带半球厚板型固体仿体的模具主要由一块半球板和置于半球板非凸台端面上的厚中间板构成，烧杯中的混合液倒入厚中间板中间的通槽和半球板形成的容腔中。

所述的固体仿体的制作是以印度墨水(India Ink)作为吸收子、以二氧化钛(TiO₂)作为散射子、以聚氨酯AB料作为基底材料使用不同模具制作形成不同形状的的固体仿体。

所述的固体仿体的制作具体步骤为：

1.1)根据农产品光学特性参数值的吸收系数与约化散射系数值的范围和所需制作的固体仿体的大小，确定固体仿体中印度墨水、二氧化钛和聚氨酯AB料的质量，三者分别为a份、b份、c份；

1.2)将0.5a份印度墨水混合到0.5c份的聚氨酯A料中得到混合液Ⅰ，将b份TiO2和0.5a份印度墨水一起混合到0.5c份的聚氨酯B料中得到混合液Ⅱ；

1.3)将混合液Ⅰ与混合液Ⅱ放到超声波清洗机振荡并使用玻璃棒搅拌，使其均匀混合，得到混合液Ⅲ；

1.4)将混合液Ⅲ放入真空干燥箱抽真空10-15分钟，每1分钟取出放到超声波清洗机振荡并使用玻璃棒搅拌一次；

1.5)将抽真空后的混合液Ⅲ注入到模具中，放置常温下待其凝固，获得固体仿体。

本实用新型根据不同检测装置的校正需求特别设计并制作上述模具来制作不同形状和尺寸的固体仿体。对于积分球系统，要求测得样本的反射率与透射率，所以样本不能太厚，因此本实用新型特别地采用薄平板型固体仿体的模具，厚度约为10mm。对于时间分辨光谱系统、空间分辨光谱系统和基于高光谱的空间分辨系统，空间频域成像系统要求样本为半无限介质，因此本实用新型特别地采用厚平板型固体仿体的模具，厚度约为50mm。另外对于成像系统来说，由于很多农产品并不是平板状，所以设计有带半球形的固体仿体以校正成像系统检测曲面样本的精度，因此本实用新型特别地采用带半球厚板型固体仿体的模具。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的模具采用模块化设计，成本低，制作固体仿体时间短，制作的固定固体仿体能够长期保存，并进一步用于提高农产品光学特性的检测精度。

附图说明

图1是薄平板型固体仿体的模具结构示意图；

图2是厚平板型固体仿体的模具结构示意图；

图3是带半球厚板型固体仿体的模具结构示意图；

图4是底座板的结构示意图；

图5是半球板主视图；

图6是半球板俯视图；

图7是半球板剖面图；

图8是薄中间板示意图；

图9是厚中间板示意图。

图中：1、底座板，2、薄中间板，4、注射器，5、厚中间板，6、烧杯，7、半球板。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型的实施例如下：

1)固体仿体制作：

本实施例制作固体仿体选用的材料有：基底材料，吸收物质与散射物质。其中基底材料选用聚氨酯AB料(水清)(WC-781,BJB,USA)，吸收物质为印度墨水(Talens,Netherlands)，散射物质为二氧化钛(T105415,Aladdin,China)，其粒径范围为0.2-0.4um。

1.1)根据所需测量的样品类型，来确定所需要的光学特性参数范围，再根据光学特性参数范围，来确定所需的TiO₂的体积分数与印度墨水的体积分数。这里TiO₂的体积分数确定为0.02％，0.03％，0.05％，印度墨水的体积分数为0.04％，0.07％，0.1％。

1.2)制作三种不同的固体仿体，模具通过模块化组件搭建而成，模块化组件具体包括底座板1、薄中间板2、注射器4、厚中间板5、烧杯6和半球板7，薄中间板2和厚中间板5均为中部开有通槽的环形结构，环形结构的侧壁开有用于注入液体的径向通道，分别如图8和图9所示；底座板1为一块平板结构如图4所示；半球板7为一端中心带有凸台的平板结构，半球板7非凸台端面中心开有半球形孔，如图5-7所示。其对应的模具为：

(1)10mm厚的薄平板型固体仿体(用于校正积分球系统和IAD方法)，对应模具为图1，主要由两块底座板1以及两块底座板1之间的薄中间板2构成，注射器4中的混合液通过薄中间板2侧壁的径向通道注入；

(2)50mm厚的厚平板型固体仿体(用于校正空间频域成像系统，空间分辨漫反射光谱系统等需要样品为半无限介质的系统)，对应的模具为图2，主要由一块底座板1和置于底座板1上的厚中间板5构成，烧杯6中的混合液倒入厚中间板5中间的通槽和底座板1形成的容腔中；

(3)50mm厚的带半球厚板型固体仿体(用于轮廓校正)，对应的模具为图3，主要由一块半球板7和置于半球板7非凸台端面上的厚中间板5构成，烧杯6中的混合液倒入厚中间板5中间的通槽和半球板7形成的容腔中。

1.3)其中制作第(1)类固体仿体，所需的聚氨酯A料和B料分别为75mL，75mL；系列1：印度墨水含量相同，TiO₂含量不同。用电子天平分别称取0.128g，0.192g，0.320g的TiO₂放入3份B料中，用移液枪量取52.5uL的的印度墨水分别放入3份A料和上述B料中，分别得到混合液Ⅰ和Ⅱ；系列2：TiO₂含量相同，印度墨水含量不同。用电子天平分别称取0.192g的TiO₂放入3份B料中，用移液枪分别量取30uL，52.5uL，75uL的印度墨水分别放入3份A料和上述3份B料中，分别得到混合液Ⅰ和Ⅱ。

制作第(2)(3)类固体仿体，所需的聚氨酯A料和B料分别为200mL，200mL；系列1：印度墨水含量相同，TiO₂含量不同。用电子天平分别称取0.341g，0.512g，0.853g的TiO₂放入3份B料中，用移液枪分别量取140uL的印度墨水分别放入3份A料和上述B料中，分别得到混合液Ⅰ和Ⅱ；系列2：TiO₂含量相同，印度墨水含量不同。用电子天平分别称取0.512g的TiO₂放入3份B料中，用移液枪分别量取80uL，140uL，200uL的印度墨水分别放入3份A料和上述B料中，分别得到混合液Ⅰ和Ⅱ。

对于第(1)类固体仿体，通过注射器4，将混合液Ⅲ注入到如图1所示的模具组合1中。对于第(2)(3)类固体仿体，直接通过烧杯6倒入如图2和3所示的模具组合2和3中。放置常温下待其凝固成固体。

并且本实用新型成本相比于使用购买的商品化的固体仿体所用的成本降低了20倍，使用3000元人民币左右即可实现模具和固体仿体的制作以及系统的校正。