一种蔬果离子浓度的检测方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及离子浓度检测领域，尤其涉及一种蔬果离子浓度的检测方法及装置。
【背景技术】
[0002]蔬果在成长过程中受到土壤环境、肥料及喷洒的农药等影响，容易致使其体内残留大量的硝酸盐离子，而硝酸盐离子浓度的高低并不能通过蔬果的外表查看出来，人们在食用含大量硝酸盐离子的蔬果后容易在体内转化为亚硝酸盐离子并进入血液，严重时容易引起中毒。因此人们需要准确监控蔬果中硝酸亚离子浓度。
[0003]为了准确获得蔬果中硝酸盐离子的浓度，现有技术通常在实验室中采用离子光谱仪测试硝酸盐离子的浓度，测量时间约30分钟。虽然实验结果准确，但是实验室用离子光谱仪的价格昂贵，由于仪器价格昂贵结构复杂，仪器工作原理复杂，普通人很难申请测试，且一次测试的成本会高于购买蔬果的价格，对普通人来测试成本太高，而且测试时间太长。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种蔬果离子浓度的检测方法及装置，以解决现有技术蔬果离子浓度测量成本高和测量时间长的问题。
[0005]本发明提供了一种蔬果离子浓度的检测方法，用于测量待测蔬果中的离子浓度，包括下述步骤:
[0006]向所述待测蔬果中插入第一探针和第二探针；向所述第一探针和所述第二探针上施加第一频率的交变信号；获取第一电压及第一电流的相位差，所述第一电压为所述第一探针和所述第二探针两端的电压，所述第一电流为流经所述第一探针和所述第二探针的电流；根据预设公式计算并获得所述待测蔬果中的离子浓度。
[0007]具体地，获取所述第一电压及第一电流的相位差的步骤包括:测量所述第一探针和所述第二探针两端的第一电压；测量与所述第一探针和所述第二探针串联的电阻上的第二电压；计算所述第一电压与所述第二电压的相位差。
[0008]具体地，预设公式为y = X^X2S-X3S2,其中s为所述相位差，x2、X3为多重相关系数。
[0009]具体地，所述交变信号的频率在0.1HZ到100KHZ之间。
[0010]本发明还提供了一种蔬果离子浓度的检测装置，用于测量待测蔬果中的离子浓度，包括探针模块、交变信号提供模块、电压相位获取模块、电流相位获取模块及处理单元；所述探针模块包括用于插入所述待测蔬果中的第一探针和第二探针；所述交变信号提供模块向所述第一探针和所述第二探针上施加第一频率的交变信号；所述电压相位获取模块用于获取所述第一探针和所述第二探针两端的第一电压的相位；所述电流相位获取模块用于获取流经所述第一探针和所述第二探针的第一电流的相位；所述处理单元，用于根据第一电压的相位和第一电流的相位获得第一电压和第一电流的相位差，并根据预设公式计算并获得所述待测蔬果中的离子浓度。
[0011]具体地，装置还包括与所述第一探针和第二探针串联的电阻RO ;所述第一探针与交变信号提供模块的输出端相连，所述第二探针与电阻RO的第一端相连，所述电阻RO的第二端接地；电流相位获取模块测量电阻RO两端的第二电压相位；所述处理单元根据所述第一电压的相位和所述第二电压的相位计算获得所述相位差。
[0012]具体地，所述第一电压获取模块为第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端与所述第一探针相连，所述第一运算放大器的反向输入端与所述第二探针相连；所述第二电压获取模块为第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端与所述电阻RO的第一端相连，所述第二运算放大器的反向输入端与所述电阻RO的第二端相连；所述处理单元包括模数转换电路和处理器，其中模数转换电路的输入端分别与所述第一运算放大器的输出端和所述第二运算放大器输出端相连，所述模数转换电路的输出端与所述处理器相连，所述模数转换电路将所述第一电压和所述第二电压转换为处理器能够处理的数字信号。
[0013]具体地，所述交变信号提供模块包括发电机和第三运算放大器，所述发电机为提供交变信号，所述第三运算放大器的同相输入端与所述发电机的输出端相连，所述第三运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端相连，所述第三运算放大器的输出端作为交变信号提供模块的输出端与所述第一探针相连。
[0014]具体地，所述处理器具有内置通讯模块，所述通讯模块将所述待测蔬果的离子浓度结果发送至终端设备。
[0015]具体地，所述装置还包括与处理器相连的用于显示设备运行状态的指示器。
[0016]本发明提供的蔬果离子浓度的检测方法和装置，通过向所述待测蔬果中插入第一探针和第二探针；向所述第一探针和所述第二探针上施加第一频率的交变信号；获取所述第一探针和所述第二探针两端的第一电压及流经所述第一探针和所述第二探针的第一电流的相位差；根据预设公式即可计算并获得所述待测蔬果中的离子浓度。本方法工作原理简单，装置成本低，多次实验还证明本发明检测方法精度高、可靠、快速。
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施方式中蔬果离子浓度检测方法的流程图；
[0018]图2为本发明实施方式中获取第一电压和第一电流相位差方法的流程图；
[0019]图3为插入第一探针和第二探针后待测蔬果的等效电路示意图；
[0020]图4为第一电压和第一电流的相位不意图
[0021]图5为香蕉的硝酸盐离子测定的校准曲线；
[0022]图6为南瓜的硝酸盐离子测定的校准曲线；
[0023]图7为采用本发明和离子光谱仪的检测结果对比图；
[0024]图8为本发明实施方式中蔬果离子浓度检测装置的原理框图；
[0025]图9为本发明一种蔬果离子浓度检测装置的具体电路图。
【具体实施方式】
[0026]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0027]本发明【具体实施方式】提供了一种蔬果离子浓度的检测方法，用于测量待测蔬果中的离子浓度，如硝酸盐离子的浓度。如图1所示，该方法由蔬果离子浓度的检测装置完成，主要包括如下步骤:
[0028]S101、向所述待测蔬果中插入第一探针和第二探针；
[0029]具体地，所述待测蔬果为含有水分的蔬菜或水果，如冬瓜、黄瓜、香蕉、苹果等。在确定待测蔬果后，直接将一对探针，即第一探针和第二探针，插入于所述待测蔬果中即可。
[0030]如图3所示，为插入第一探针和第二探针后待测蔬果的等效电路示意图。插入第一探针和第二探针后待测蔬果具体等效于由电阻RU电阻R2和电容C组成的电路，其中电阻Rl和电阻R2串联，电容C并联于电阻R2的两端。本检测方法是借助于电容C在10KHZ到15KHZ之间的交变电流频率时相应离子浓度的导电性实现检测离子浓度的。检测离子浓度的一个重要参数为，上述一对探针两端的电压及流过上述一对探针的电流之间的相位差。如图4所示，第一电压和第一电流的相位示意图。施加在第一探针和第二探针两端的电压为波形B，流经第一探针和第二探针的电流为波形C，电压波形B和电流波形C之间的相位差Θ即是由于待测蔬果中的离子引起的。
[0031]S102、向所述第一探针和所述第二探针上施加第一频率的交变信号；
[0032]测试不同的蔬果时，施加的交变信号的第一频率不一定相同，但是其有一定的取值限制。优选的，所述交变信号为电压信号，其第一频率在0.1HZ到100KHZ之间，即第一频率的取值范围为[0.1HZ, 0.1KHZ]。根据发明人研究发现，在频率低于0.1HZ的低频区，前述第一电压和第一电流之间并没有相移，因此并不适用于本发明。
[0033]S103、获取第一电压及第一电流的相位差，所述第一电压为所述第一探针和所述第二探针两端的电压，所述第一电流为流经所述第一探针和所述第二探针的电流；
[0034]具体地，上述一对探针两端的电压，即为第一探针和第二探针两端的第一电压；上述流过