近红外线家用食品检测装置与方法
【专利摘要】近红外线家用食品检测装置与方法属于利用食品有机成分在近红外光谱区域的光学吸收特性的食品检测装置与检测方法；该装置近红外发光二极管发射的近红外光线经过准直物镜准直后平行岀射，经过聚焦透镜会聚到检测器上；滤光片与检测器中间位置上方设置有样品架；检测器设置有连接计算机的接口；该方法调整近红外发光二极管位置，使其发出的近红外光线被检测器接收；再在样品架上悬挂待检测样品；通过放置滤光片，得到特定波长下的待测样品检测结果；最后利用现有技术对检测结果进行分析，得出检测结论；本发明不仅改善了滤光效果、而且具有在不同波长下的检测功能、同时避免装载待测样品的容器对测量结果的影响、另外还具有良好的升级性与扩展性。
【专利说明】近红外线家用食品检测装置与方法
【技术领域】
[0001]近红外线家用食品检测装置与方法属于利用食品有机成分在近红外光谱区域的光学吸收特性的食品检测装置与检测方法。
【背景技术】
[0002]近红外食品品质检测装置是根据肉类、食用油等食品中各种有代表性的有机成份在近红外光谱区域的光学吸收特性、各成份的最强吸收波长的不同，以及吸收强度与粮食有机含量间的正比关系，通过对样品已知化学成份含量与其近红外光谱测定结果回归分析，建立起定标方程，即可对同一种相似类型的未知样品成份含量进行估测。由于近红外光吸收弱，相比中红外和可见光波段具有更强的穿透能力，因此不仅可以透过较厚的样品，实现长光程测定，而且无需稀释样品、即可直接测定样品的主要成分。
[0003]早期的近红外光谱检测应用于农副产品，大多是通过漫反射技术实现的。漫反射法由于需要有足够的信号强度，并需要有效地收集散射光，因此具有光路结构复杂的缺点。这种缺点也就限制了该食品检测装置多为台式设备，且主要应用在机关、企事业单位、学校等集体部门。
[0004]随着科技的迅猛发展，人们对生活质量的不断追求，尤其是当今食品安全令人不安的现状，使得对食品品质检测的需求从集体部门转移到了家庭。然而传统设备体积庞大、价格昂贵，使得很多家庭对食品检测设备望而却步。
[0005]发明专利《一种家庭用近红外食品品质检测装置》（申请号：201210013708. I)公开了一种家庭用食品品质检测装置。该装置包括近红外发光光源、滤光片、菲涅尔透镜、样品池、检测器、锁定放大器和微处理器；其中，近红外发光光源发出的近红外线依次通过滤光片、菲涅尔透镜、样品`池、检测器和锁定放大器后转换成方波信号，输入微处理器中进行处理。该发明具有以下四个缺点：
第一、由于滤光片设置在近红外发光光源与菲涅尔透镜中间，无法滤除菲涅尔透镜与样品池之间可能受到的其它波长杂光的影响，使得滤光效果不完善；
第二、该发明专利中没有公开滤光片的波长是多少，因此理解为只能透过某一特定波长或波长范围的光，如果是透过的是某一个特定波长的光，则不能实现在其它波长下进行检测；如果透过的是某一个特定波长范围的光，则该范围内各个波长的光线混合在一起，检测的效果不好；
第三、该发明采用的样品池属于容器，近红外光线透过容器壁时势必会收到容器壁材料或成分的光学性质的影响，而该影响会传递到检测结果中，使检测结果不够准确；
第四、该发明采用DSP芯片作为处理器，然而植入程序后，在没有专业人员进行修改时，检测方法都是确定不变的，不利于检测方法的升级和设备的扩展。
【发明内容】
[0006]为了解决上述问题，本发明设计了一种近红外线家用食品检测装置与方法，相比于现有技术，不仅改善了滤光效果、而且具有在不同波长下的检测功能、同时避免装载待测样品的容器对测量结果的影响、另外还具有良好的升级性与扩展性。[0007]本发明的目的是这样实现的：近红外线家用食品检测装置，沿光轴方向依次设置近红外发光二极管、准直物镜、聚焦透镜、滤光片以及检测器；近红外发光二极管发射的近红外光线经过准直物镜准直后平行出射，再经过聚焦透镜会聚到检测器上；所述的近红外发光二极管设置在准直物镜的焦点位置，所述的滤光片与检测器中间位置上方，设置有样品架；所述的检测器设置有连接计算机的接口。[0008]上述近红外线家用食品检测装置，所述的近红外发光二极管包括一个设置在光轴上的发光二极管，所述的发光二极管的波长在900nnTl000nm范围内。[0009]上述近红外线家用食品检测装置，所述的近红外发光二极管包括多个发光二极管，等间距分布在与光轴垂直的圆盘上，所述的圆盘在其所在平面转动，转轴与光轴平行， 所述的发光二极管到转轴的距离等于光轴到转轴的距离。[0010]所述的多个发光二极管发出的近红外光波长不同、功率相同或波长相同、功率不同。[0011] 上述近红外线家用食品检测装置，所述的滤光片的波长为800nm、850nm、900nm、 950nm、lOOOnm、1050nm 和 IlOOnm 七种。[0012]上述近红外线家用食品检测装置，所述的样品架上设置有卡子和挂钩。[0013]近红外线家用食品检测方法，包括以下步骤：步骤a、调整近红外发光二极管位置，使其发出的近红外光线被检测器接收；步骤b、在样品架上悬挂待检测样品；步骤C、通过放置滤光片，得到特定波长下的待测样品检测结果；步骤d、利用现有技术对检测结果进行分析，得出检测结论。[0014]由于本发明近红外线家用食品检测装置与方法，通过将滤光片放置在聚焦透镜与检测器之间，避免聚焦透镜反射或折射的其它波长的杂散光，改善了滤光效果；通过设定不同波长的滤光片、实现具有不同波长下的检测功能，使测量结果更丰富、更完善；通过将现有技术的样品池替换为样品架，使光线直接照射样品，避免样品池侧壁光学性能对测量结果的影响，提高测量结果的准确性；通过设置与计算机连接的接口，实现数据的计算机处理，使得该设备具有良好的升级性和扩展性。【专利附图】
【附图说明】[0015]图I是本发明具体实施例一的近红外线家用食品检测装置结构示意图。[0016]图2是本发明具体实施例二和三的近红外线家用食品检测装置结构示意图。[0017]图3是本发明近红外线家用食品检测方法流程图。[0018]图中：1近红外发光二极管、2准直物镜、3聚焦透镜、4滤光片、5检测器、6样品架、 7圆盘。【具体实施方式】[0019]下面结合附图对本发明【具体实施方式】作进一步详细描述。[0020]具体实施例一
本实施例的近红外线家用食品检测装置结构示意图如图I所示，该装置沿光轴方向依次设置近红外发光二极管I、准直物镜2、聚焦透镜3、滤光片4以及检测器5 ;近红外发光二极管I发射的近红外光线经过准直物镜2准直后平行出射，再经过聚焦透镜3会聚到检测器5上；所述的近红外发光二极管I设置在准直物镜2的焦点位置，所述的滤光片4与检测器5中间位置上方，设置有样品架6 ;所述的检测器5设置有连接计算机的USB接口，并通过USB线与计算机连接。
[0021]上述近红外线家用食品检测装置，所述的近红外发光二极管I包括一个设置在光轴上的发光二极管，所述的发光二极管的波长在900nnTl000nm范围内；所述的滤光片4的波长为 800nm、850nm、900nm、950nm、1000nm、1050nn^P IIOOnm 七种；所述的样品架 6 上设置
有卡子和挂钩。
[0022]本实施例的近红外线家用食品检测方法流程图如图3所示，该方法包括以下步骤：
步骤a、调整近红外发光二极管I位置，使其发出的近红外光线被检测器5接收；
步骤b、在样品架6上悬挂待检测样品；
步骤C、通过放置滤光片4，得到特定波长下的待测样品检测结果；具体为：每放置一个波长的滤光片4，得到一组检 测结果，当七组滤光片4放置完成后，得到七组检测结果；
步骤d、利用现有技术对检测结果进行分析，得出检测结论。
[0023]具体实施例二
本实施例的近红外线家用食品检测装置结构示意图如图2所示，该装置沿光轴方向依次设置近红外发光二极管I、准直物镜2、聚焦透镜3、滤光片4以及检测器5 ;近红外发光二极管I发射的近红外光线经过准直物镜2准直后平行出射，再经过聚焦透镜3会聚到检测器5上；所述的近红外发光二极管I设置在准直物镜2的焦点位置，所述的滤光片4与检测器5中间位置上方，设置有样品架6 ;所述的检测器5设置有连接计算机的USB接口，并通过USB线与计算机连接。
[0024]上述近红外线家用食品检测装置，所述的近红外发光二极管I包括四个发光二极管，等间距分布在与光轴垂直的圆盘7上，所述的圆盘7在其所在平面转动，转轴与光轴平行，所述的发光二极管到转轴的距离等于光轴到转轴的距离。
[0025]所述的滤光片4 的波长为 800nm、850nm、900nm、950nm、lOOOnm、1050nm 和 IlOOnm
七种；所述的样品架6上设置有卡子和挂钩；所述的多个发光二极管发出的近红外光波长不同、功率相同，这样选择的原因是可以通过不同波长的近红外发光二极管I与滤光片4相配合，可以获得更好的滤光效果。
[0026]本实施例的近红外线家用食品检测方法流程图如图3所示，该方法包括以下步骤：
步骤a、调整近红外发光二极管I位置，使其发出的近红外光线被检测器5接收；具体为：旋转圆盘7，使所需波长的发光二极管位于光轴位置；
步骤b、在样品架6上悬挂待检测样品；
步骤C、通过放置滤光片4，得到特定波长下的待测样品检测结果；具体为：放置与发光二极管波长相对应的滤光片4，如发光二极管的波长为850nm土 10nm，则放置850nm的滤光片4 ；
步骤d、利用现有技术对检测结果进行分析，得出检测结论。
[0027]具体实施例三
本实施例的近红外线家用食品检测装置结构示意图如图2所示，该装置沿光轴方向依次设置近红外发光二极管I、准直物镜2、聚焦透镜3、滤光片4以及检测器5 ;近红外发光二极管I发射的近红外光线经过准直物镜2准直后平行出射，再经过聚焦透镜3会聚到检测器5上；所述的近红外发光二极管I设置在准直物镜2的焦点位置，所述的滤光片4与检测器5中间位置上方，设置有样品架6 ;所述的检测器5设置有连接计算机的USB接口，并通过USB线与计算机连接。
[0028]上述近红外线家用食品检测装置，所述的近红外发光二极管I包括四个发光二极管，等间距分布在与光轴垂直的圆盘7上，所述的圆盘7在其所在平面转动，转轴与光轴平行，所述的发光二极管到转轴的距离等于光轴到转轴的距离。
[0029]所述的滤光片4 的波长为 800nm、850nm、900nm、950nm、lOOOnm、1050nm 和 IlOOnm
七种；所述的样品架6上设置有卡子和挂钩；所述的多个发光二极管发出的近红外光波长相同、功率不同，这样选择的原因是可以通过选择不同功率的发光二极管，适用透过率不同的待测样品，增加本发明装置的测量样品种类。
[0030]本实施例的近红外线家用食品检测方法流程图如图3所示，该方法包括以下步骤：
步骤a、调整近红外发光二极管I位置，使其发出的近红外光线被检测器5接收；具体为：旋转圆盘7，使所需功率的发光二极管位于光轴位置；
步骤b、在样品架6上悬挂待检测样品；
步骤C、通过放置滤光片4，得到特定波长下的待测样品检测结果；
步骤d、利用现有技术对检测结果进行分析，得出检测结论。
[0031]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.近红外线家用食品检测装置，其特征在于沿光轴方向依次设置近红外发光二极管(I)、准直物镜（2)、聚焦透镜（3)、滤光片（4)以及检测器（5);近红外发光二极管（I)发射的近红外光线经过准直物镜（2)准直后平行出射，再经过聚焦透镜（3)会聚到检测器（5)上； 所述的近红外发光二极管（I)设置在准直物镜（2)的焦点位置，所述的滤光片（4)与检测器(5)中间位置上方，设置有样品架（6);所述的检测器（5)设置有连接计算机的接口。
2.根据权利要求1所述的近红外线家用食品检测装置，其特征在于所述的近红外发光二极管（I)包括一个设置在光轴上的发光二极管，所述的发光二极管的波长在 900nm~1000nm范围内。
3.根据权利要求1所述的近红外线家用食品检测装置，其特征在于所述的近红外发光二极管（I)包括多个发光二极管，等间距分布在与光轴垂直的圆盘（7)上，所述的圆盘（7) 在其所在平面转动，转轴与光轴平行，所述的发光二极管到转轴的距离等于光轴到转轴的距离。
4.根据权利要求3所述的近红外线家用食品检测装置，其特征在于所述的多个发光二极管发出的近红外光波长不同、功率相同或波长相同、功率不同。
5.根据权利要求1所述的近红外线家用食品检测装置，其特征在于所述的滤光片（4) 的波长为 800nm、850nm、.900nm、950nm、lOOOnm、1050nm 和 IlOOnm 七种。
6.根据权利要求1所述的近红外线家用食品检测装置，其特征在于所述的样品架（6) 上设置有卡子和挂钩。
7.近红外线家用食品检测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤a、调整近红外发光二极管（I)位置，使其发出的近红外光线被检测器（5)接收；步骤b、在样品架（6)上悬挂待检测样品；步骤C、通过放置滤光片（4)，得到特定波长下的待测样品检测结果；步骤d、利用现有技术对检测结果进行分析，得出检测结论。
【文档编号】G01N21/15GK103487400SQ201310480036
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月15日 优先权日:2013年10月15日
【发明者】赵春城, 赵烟桥 申请人:无锡艾科瑞思产品设计与研究有限公司