一种食用油品质检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种食用油品质检测系统，包括用于使食用油挥发出气味的进气装置以及用于检测食用油成分的检测装置，进气装置包括用于盛装食用油的密闭容器、进气管、第一导气管和恒温水浴箱，检测装置包括气室本体、用于封闭气室本体的封闭盖以及设置在封闭盖上检测线路板，检测线路板包括气敏传感器阵列、信号处理模块、控制模块、存储模块和触摸显示模块。采用本发明的技术方案，通过采用多个气敏传感器来检测挥发的食用油气体，从而能够快速、准确的鉴定食用油的品质；同时通过气敏传感器的选择、布局以及小型密闭气室等方面的设计，大大提高了检测精度。
【专利说明】
一种食用油品质检测系统
技术领域
[0001]本发明属于油类电子检测技术领域，尤其涉及一种食用油品质检测系统。
【背景技术】
[0002]食以油为先，食用油是人们制作美味佳肴的必需消费品，为日常饮食中提供了丰富的营养、脂肪酸，改善了菜肴的色香味形，增进了食欲。现如今，花生油、大豆油、芝麻油、茶油等各种食用油在市场上涌现，丰富了人们的选择，同时也给人们带来了困扰，同时，现阶段市场上各种厂家生产的食用油质量参差不齐，而大多数消费者缺乏对食用油的科学认知，也无法真正确保所购买的食用油的质量。好的食用油固然会为人体的带来利好，但是劣质的食用油对人体造成的损害却无法估量。
[0003]现有技术在食用油质量的检测上，虽然手段多种多样，但均难以普遍应用于普通消费者。目前，最准确的食用油质量检测方法莫过于化学分析法，它能对食用油的成分进行定量定性的分析，直接通过成分的含量来判断样品中有害物质的含量以及是否纯度较高的高质量油，但是它的测试时间较长，所用仪器成本较高，往往只有在一些特殊的实验室中才能得以开展，难以在大众中推广。还有一些比较常用的检测方法如理化检测法，其主要是针对一些劣质油(如地沟油)中比正常的食用油有更高的酸值、碘值、更多的氧化产物、更多的金属离子等区别，运用色谱、比色等分析手段来判断食用油的质量，这种方法对二次利用的食用油检测有较高的准确率，检测时间也比较短，但是运用范围有很大的局限性。另外还有一些直接看外观、加普通试剂分离混合油的检测方法已经随着食用油掺假手法的高级化以及食用油压榨手法的不断改良而变得不再适用。
[0004]故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，确有必要提供一种食用油品质检测系统，通过气敏传感器检测食用油的成分含量以确定食用油的种类和质量，从而能够快速、准确的鉴定食用油的品质。
[0006]为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供以下技术方案:
[0007]一种食用油品质检测系统，包括用于将食用油挥发出气味的进气装置以及用于检测食用油成分的检测装置，其中，
[0008]所述进气装置进一步包括用于盛装食用油的密闭容器、进气管、第一导气管和恒温水浴箱，所述恒温水浴箱用于使所述密闭容器所盛装的食用油处于恒温状态;所述进气管一端伸入所述密闭容器并浸没在食用油中且其另一端通入纯净的惰性气体使食用油挥发;所述第一导气管一端伸入所述密闭容器空气中且其另一端与所述检测装置相连接将待测气体输送至所述检测装置中；
[0009]所述检测装置进一步包括气室本体、用于封闭所述气室本体的封闭盖以及设置在所述封闭盖上检测线路板，所述检测线路板包括气敏传感器阵列、信号处理模块、控制模块、存储模块和触摸显示模块；
[0010]所述封闭盖的中心位置设置有进气孔，所述检测线路板与该中心位置重合处也设置相应的进气孔，所述第一导气管接入所述进气孔中并伸入气室本体，所述第一导气管与所述进气孔形成卡合固定结构；
[0011]所述气敏传感器阵列中的多个气敏传感器以所述进气孔为中心等间距圆形排列在所述检测线路板上，用于检测待测气体中食用油的成分并感应产生相应的电信号，当所述封闭盖封闭所述气室本体时形成小型腔体，所述多个气敏传感器与所述腔体中的空气充分接触；
[0012]所述封闭盖上还设有透气孔，用于保持所述腔体内外的压力平衡，所述透气孔的孔径小于所述进气孔的孔径；
[0013]所述信号处理模块对所述的电信号进行信号处理并将处理后的信号发送给所述控制模块；
[0014]所述存储模块用于预先存储食用油模板数据；
[0015]所述控制模块通过信号采样获得采样数据并与预先存储的模板数据进行匹配得出食用油品质检测结果信息；
[0016]所述触摸显示模块用于设置系统参数以及显示食用油品质检测结果信息。
[0017]优选地，所述气敏传感器阵列包括10个气敏传感器，所述10个气敏传感器以所述进气孔为中心等间距圆形排列在所述检测线路板上，所述10个气敏传感器型号分别为MQl38、MQ135、MQ-5、MQ136、TGS2602、TGS2611、TGS825、TGS822、TGS813、TGS826。
[0018]优选地，所述气室本体、封闭盖和检测线路板均为圆形，所述进气孔设置在所述封闭盖的圆心处，所述气敏传感器沿所述检测线路板外围圆周等间距排列。
[0019]优选地，以所述检测线路板为基面，所述气敏传感器的高度处于所述小型腔体的1/3至2/3之间。
[0020]优选地，所述检测装置还包括第一控制气阀，所述第一控制气阀受控于所述控制模块，用于调节所述第一导气管中所输入的待测气体的流量。
[0021]优选地，所述检测装置还包括清洗装置，所述清洗装置包括第二控制气阀和第二导气管，所述第二导气管一端接入所述检测装置，另一端置于空气中，所述第二控制气阀受控于所述所述控制模块，用于控制所述第二导气管向气室本体中输入空气从而清除所述腔体中的待测气体。
[0022]优选地，还包括上位机系统，所述检测线路板上设置通信模块，所述通信模块与所述上位机系统相连接，用于将所述控制模块的采集数据发送给所述上位机系统。
[0023]优选地，所述控制模块采用型号为STM32F103X的单片机。
[0024]优选地，所述恒温水浴箱中恒温水浴温度区间为30_60°C。
[°°25] 优选地，所述进气管中惰性气体的流速为30ml/min。
[0026]与现有技术相比较，由于本发明的技术方案采用多个气敏传感器检测挥发的食用油气体，从而能够快速、准确的鉴定食用油的品质；同时通过气敏传感器的选择、布局以及小型密闭气室等方面的设计，大大提高了检测精度。
【附图说明】
[0027]图1为本发明一种食用油品质检测系统的系统架构图；
[0028]图2为本发明一种食用油品质检测系统的系统中检测装置的结构图；
[0029]图3为检测装置中检测线路板的原理框图；
[0030]图4为本发明一种食用油品质检测系统另一种实施方式的系统架构图；
[0031 ]图5为另一种实施方式中检测线路板的原理框图。
[0032]如下结合说明书附图和具体实施例将进一步说明本发明。
【具体实施方式】
[0033]以下将结合实施例对本发明作进一步说明。
[0034]现如今气敏传感器的使用越来越普遍，同一种气敏传感器可以对多种不同的气体产生不同的响应，通过模式识别和数据分析之后，就能对气体种类进行辨别，而且这些传感器的响应时间短，恢复也比较迅速，可以重复使用。
[0035]
【申请人】在对现有技术进行深入研究的基础上，架构了一种以气敏传感器阵列为硬件核心，辅以模式识别和数据分析的食用油检测系统。食用油“香气”中含有各种不同的气体成分，不同种类的油挥发出来的气体成分或者量都有一定程度上的区别，相同种类不同比例的食用油所产生的气味分子在数量上也有不同，根据这些特性，气敏传感器阵列就可以通过区分食用油的“香气”来鉴别食用油的种类和比例，判断食用油的质量。同时该系统架构简单、成本低，易于在大众中推广使用。
[0036]参见图1，所示为本发明一种食用油品质检测系统的系统架构图，包括用于将食用油挥发出气味的进气装置I以及用于检测食用油成分的检测装置2。
[0037]其中，进气装置I进一步包括用于盛装食用油的密闭容器11、进气管12、第一导气管13和恒温水浴箱14，恒温水浴箱14用于使密闭容器所盛装的食用油处于恒温状态，从而有助于食用油挥发，大大增加吹扫气吹脱能力，在一种优选实施方式中，恒温水浴箱14中恒温水浴温度区间为30-60 °C，而50 0C最为优选。
[0038]进气管12—端伸入密闭容器并浸没在食用油中且其另一端通入纯净的惰性气体使食用油挥发;惰性气体经过硅胶、分子筛和活性炭干燥净化后以一定流量连续通入进气管12并进入密闭容器11中所盛装的食用油，使食用油挥发出气味。通入惰性气体流速为30ml/mino
[0039]第一导气管13—端伸入密闭容器空气中且其另一端与检测装置相连接将待测气体输送至检测装置中。由于进气管12连续有惰性气体通入，密闭容器11的空气中充满了挥发的食用油从而形成了待测气体。
[0040]参见图2，所示为检测装置2的结构框图，检测装置2进一步包括气室本体21、用于封闭气室本体的封闭盖22以及设置在封闭盖上检测线路板23，参见图3，所示为检测线路板23的原理框图，检测线路板23包括气敏传感器阵列231、信号处理模块232、控制模块233、存储模块234和触摸显示模块235;
[0041]封闭盖22的中心位置设置有进气孔24，检测线路板23与该中心位置重合处也设置相应的进气孔24，第一导气管13接入进气孔24中并伸入气室本体21，第一导气管13与进气孔24形成卡合固定结构；
[0042]气敏传感器阵列231中的多个气敏传感器以进气孔为中心等间距圆形排列在检测线路板23上，用于检测待测气体中食用油的成分并感应产生相应的电信号，当封闭盖22封闭气室本体时形成小型腔体，多个气敏传感器与腔体中的空气充分接触;待测气体的浓度往往很小，当待测气体进入密闭气室时，如果没能与传感器阵列充分接触，将会影响检测精度。因此，采用小型腔体设计，能够让待测气体立刻充满整个腔体空间，使其与传感器阵列迅速而充分地接触。同时，由于多个气敏传感器以进气孔为中心等间距圆形排列在检测线路板23上，各个气敏传感器与待测气体接触的时间与几率差不多保持完全一致，从而大大提尚了检测精度。
[0043]在一种优选实施方式中，气室本体、封闭盖22和检测线路板23均为圆形，进气孔设置在封闭盖22的圆心处，气敏传感器沿检测线路板23外围圆周等间距排列，圆形设计和排布可以进一步节约空间形成更小的密闭气室，同时待测气体从中心圆孔输送进来能使气敏传感器和待测气体更为均匀的接触，进一步减少测量误差。
[0044]在一种优选实施方式中，以检测线路板23为基面，气敏传感器的高度处于小型腔体的1/3至2/3之间，待测气体可以迅速充满密闭气室并与气敏传感器充分接触。
[0045]在封闭盖22上还设有透气孔25，用于保持腔体内外的压力平衡。密闭气室并非真正的密闭空间，否则随着待测气体的不断通入，密闭气室内的压力会不断增加，通过设置透气孔25，当密闭气室内的压力达到一定程度时，可以通过透气孔25排出待测气体，从而保持腔体内外的气压平衡。为了能够让密闭气室迅速充满待测气体而同时能够保持密闭气室内外压力平衡，透气孔25的孔径小于进气孔24的孔径，因为如果透气孔25的孔径太大，会使待测气体迅速排出密闭气室，影响测量精度。优选地，透气孔25的孔径一般为进气孔24的孔径的I/3至I/5之间。
[0046]在检测线路板23中，信号处理模块232对的电信号进行信号处理并将处理后的信号发送给控制模块233;
[0047]存储模块234用于预先存储食用油模板数据；
[0048]控制模块233通过信号采样获得采样数据并与预先存储的模板数据进行匹配得出食用油品质检测结果信息。
[0049]触摸显示模块235用于设置系统参数以及显示食用油品质检测结果信息。
[0050]在一种优选实施方式中，控制模块233采用型号为STM32F103X的单片机。STM32F103X的12位ADC是一种逐次逼近模拟数字转换器。它有18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。本发明采用了ADCl中10个通道作为信号通道，开启了连续转换模式和扫描模式，在DMA中开辟了 10个内存空间作为数据存储，在每次转换完成后就从DMA中将数据读取出来进行操作。
[0051 ]在一种优选实施方式中，存储模块234使用的存储器为SD卡，通过STM32的SD1接口对SD卡进行读写，将数据保存到SD卡中。初始化SD卡，将SD1时钟SD10_SCK与SD卡进行同步，对SD卡的操作往往是大数据量的吞吐，所以可以用DMA来提高效率。SD1的所有命令及命令响应，都是通过SD1-CMD引脚来传输的，而且命令只能由主控芯片发出。其余4个引脚为数据口，用于数据的读写。
[0052]在一种优选实施方式中，本发明所用到的显示屏为3.2寸TFT触摸彩屏，触摸屏的原理其实十分简单，就是触笔在接触触屏时会产生相应的电压，AD转换之后就会产生一个数据，通过对数据进行判断，然后产生指令，就能对系统进行控制。触摸屏控制芯片为ADS7853，是一个内置的12位模数转换、低导通电阻模拟开关的串行接口芯片，其参考VREF往往与STM32外设ADC相同。
[0053]食用油的挥发性物质主要由醛类、烯烃类、烷烃类、酮类、酯类化合物组成，不同品种、不同质量等级的食用油所含成分及含量均有不同，因此通过测定上述成分，便可以鉴定食用油的品质。针对上述特点，传感器阵列选用甲醛传感器MQ138、可燃气体传感器MQ-5、TGS2611、TGS813、硫化氢传感器MQ136、TGS825、酒精传感器TGS822、氨气传感器TGS826、空气质量传感器TGS2602，以及对氨气、硫化物、苯系蒸汽的灵敏度高的传感器MQ135。其中，传感器MQ138对对醛、醇、酮、芳族化合物具有很高的灵敏度;MQ135用于检测氨气、甲苯、氢气；MQ-5用于检测丁烷、丙烷、甲烷;MQ136用于检测硫化氢气体;TGS2602用于检测空气污染物；TGS2611用于检测甲烷、天然气;TGS825用于检测硫化氢气体;TGS822用于检测酒精、有机溶剂等;TGS813用于检测甲烷、乙烷、丙烷等可燃性气体;TGS826用于检测氨气。通过上述气敏传感器阵列231的配置，从而能够准确检测各种食用油的品质。
[0054]参见图4，所示为本发明一种食用油品质检测系统另一种实施方式的系统架构图，检测装置2还包括第一控制气阀26，第一控制气阀26受控于控制模块233，用于调节第一导气管13中所输入的待测气体的流量，能够结合流量信息校准检测结果，从而提高测量精度。
[0055]进一步的，检测装置2还包括清洗装置27，清洗装置27包括第二控制气阀28和第二导气管29，第二导气管29—端接入检测装置2，另一端置于空气中，第二控制气阀28受控于控制模块233，用于控制第二导气管向气室本体中输入空气从而清除腔体中的待测气体。对待测气体每次进行测量之前，对密闭气室进行清洗操作，从而能够提高每次测量结果的准确性。
[0056]在一种优选实施方式中，本发明还包括上位机系统3，参见图5，所示为本发明一种食用油品质检测系统中检测线路板23的另一种实施方式的原理框图，检测线路板23上还设置通信模块236，通信模块236与上位机系统3相连接，用于将控制模块233的采集数据发送给上位机系统3。由于上位机系统3为PC机，其运算速度和存储容量都大大优于嵌入式系统，能够存储极为完善食用油数据库，从而能够进一步提尚测量精度。
[0057]通信模块236可以采用串口通信模块，USART双向通信至少需要两个引脚，RX接另一端的TX，TX接另一端的RX，STM32中有多个串口，本次系统设计中为了防止引脚的复用，用到了USARTl和USART3 WSARTl用于与PC端的交互，包括上位机指令的传递以及下位数据的发送，接收上位机发送来的字符串，并判断字符串是否符合下位机的预设指令，如果符合，则根据指令进行控制，若不符合则等待下一次接收;而USART3则用与手机端的蓝牙串口通信，方便对单片机的PWM信号以及数据显示的控制，与触控模块的大致工作相同。串口波特率设为115200，开启收发中断。
[0058]以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
[0059]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。
【主权项】
1.一种食用油品质检测系统，其特征在于，包括用于使食用油挥发出气味的进气装置以及用于检测食用油成分的检测装置，其中， 所述进气装置进一步包括用于盛装食用油的密闭容器、进气管、第一导气管和恒温水浴箱，所述恒温水浴箱用于使所述密闭容器所盛装的食用油处于恒温状态;所述进气管一端伸入所述密闭容器并浸没在食用油中且其另一端通入纯净的惰性气体使食用油挥发;所述第一导气管一端伸入所述密闭容器空气中且其另一端与所述检测装置相连接将待测气体输送至所述检测装置中； 所述检测装置进一步包括气室本体、用于封闭所述气室本体的封闭盖以及设置在所述封闭盖上检测线路板，所述检测线路板包括气敏传感器阵列、信号处理模块、控制模块、存储模块和触摸显示模块； 所述封闭盖的中心位置设置有进气孔，所述检测线路板与该中心位置重合处也设置相应的进气孔，所述第一导气管接入所述进气孔中并伸入气室本体，所述第一导气管与所述进气孔形成卡合固定结构； 所述气敏传感器阵列中的多个气敏传感器以所述进气孔为中心等间距圆形排列在所述检测线路板上，用于检测待测气体中食用油的成分并感应产生相应的电信号，当所述封闭盖封闭所述气室本体时形成小型腔体，所述多个气敏传感器与所述腔体中的空气充分接触； 所述封闭盖上还设有透气孔，用于保持所述腔体内外的压力平衡，所述透气孔的孔径小于所述进气孔的孔径； 所述信号处理模块对所述的电信号进行信号处理并将处理后的信号发送给所述控制丰旲块; 所述存储模块用于预先存储食用油模板数据； 所述控制模块通过信号采样获得采样数据并与预先存储的模板数据进行匹配得出食用油品质检测结果信息； 所述触摸显示模块用于设置系统参数以及显示食用油品质检测结果信息。2.根据权利要求1所述的食用油品质检测系统，其特征在于，所述气敏传感器阵列包括10个气敏传感器，所述10个气敏传感器以所述进气孔为中心等间距圆形排列在所述检测线路板上，所述10个气敏传感器型号分别为MQ138、MQ135、MQ-5、MQ136、TGS2602、TGS2611、TGS825、TGS822、TGS813、TGS826。3.根据权利要求1或2所述的食用油品质检测系统，其特征在于，所述气室本体、封闭盖和检测线路板均为圆形，所述进气孔设置在所述封闭盖的圆心处，所述气敏传感器沿所述检测线路板外围圆周等间距排列。4.根据权利要求1或2所述的食用油品质检测系统，其特征在于，以所述检测线路板为基面，所述气敏传感器的高度处于所述小型腔体的1/3至2/3之间。5.根据权利要求1所述的食用油品质检测系统，其特征在于，所述检测装置还包括第一控制气阀，所述第一控制气阀受控于所述控制模块，用于调节所述第一导气管中所输入的待测气体的流量。6.根据权利要求1所述的食用油品质检测系统，其特征在于，所述检测装置还包括清洗装置，所述清洗装置包括第二控制气阀和第二导气管，所述第二导气管一端接入所述检测装置，另一端置于空气中，所述第二控制气阀受控于所述所述控制模块，用于控制所述第二导气管向气室本体中输入空气从而清除所述腔体中的待测气体。7.根据权利要求1所述的食用油品质检测系统，其特征在于，还包括上位机系统，所述检测线路板上设置通信模块，所述通信模块与所述上位机系统相连接，用于将所述控制模块的采集数据发送给所述上位机系统。8.根据权利要求1所述的食用油品质检测系统，其特征在于，所述控制模块采用型号为STM32F103ZET6 的单片机。9.根据权利要求1所述的食用油品质检测系统，其特征在于，所述恒温水浴箱中恒温水浴温度区间为30-60°C。10.根据权利要求1所述的食用油品质检测系统，其特征在于，所述进气管中惰性气体的流速为30ml/min。
【文档编号】G01N33/03GK105866359SQ201610207291
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月4日
【发明人】戴燕云, 王璐娟, 王莹, 陈荣强
【申请人】浙江理工大学