專利名稱：生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及食品無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著畜禽肉食用量的增長和人民生活水平的日益提高，消費者對肉類品質(zhì)的要求也越來越高。生鮮肉品質(zhì)中一個重要的衡量指標就是水分含量，水分含量過高，使得細菌、 霉菌繁殖加劇，容易引起肉的腐敗變質(zhì)，水分含量過低，使得肉品失重，造成經(jīng)濟損失，直接影響肉的食用品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)，影響肉類的加工、運輸和儲藏。特別是近年來注水肉的出現(xiàn)，使得水分含量的檢測顯得尤為重要。傳統(tǒng)的肉品水分含量檢測是采用人工感官評價法和化學(xué)分析方法。人工感官評價需要對評價員進行專業(yè)訓(xùn)練，其評價結(jié)果主觀性強，測量分級結(jié)果容易受檢驗員自身的技術(shù)水平、經(jīng)驗等主觀因素的影響，檢測精度和效率低，對樣品有污染，且對分級員而言容易疲勞；化學(xué)分析方法主要是采用直接干燥法和蒸餾法等，這些方法需要對樣品進行破壞，檢測方法較繁瑣，屬于有損檢測，且檢測周期長，不能滿足生產(chǎn)過程中的快速、無損、在線檢測的要求。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何提高生鮮肉深層水分檢測的精度和效率、并實現(xiàn)無損傷在線檢測。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置， 所述裝置包括至少一條光纖探針、近紅外光譜儀、照明模塊、以及處理器，所述至少一條光纖探針分別與所述近紅外光譜儀和照明模塊連接，所述近紅外光譜儀與所述處理器連接。優(yōu)選地，所述照明模塊為鹵鎢燈。優(yōu)選地，所述裝置還包括與所述光纖探針數(shù)量相同個數(shù)的導(dǎo)向套、光纖固定板、 導(dǎo)向板、以及彈簧，所述光纖探針固定于所述光纖固定板上、且分別置于所述導(dǎo)向套中，所述導(dǎo)向套均穿過所述導(dǎo)向板，所述彈簧設(shè)于所述導(dǎo)向套外壁。優(yōu)選地，所述導(dǎo)向套、光纖固定板、導(dǎo)向板、彈簧、以及光纖探針均設(shè)于外殼內(nèi)，所述外殼上設(shè)有手柄。優(yōu)選地，所述外殼上設(shè)有觸發(fā)開關(guān)，用于控制所述近紅外光譜儀的開啟和關(guān)閉。優(yōu)選地，所述光纖探針為一條。優(yōu)選地，所述光纖探針為至少兩條，所述照明模塊與所述光纖探針之間通過光纖輪換器連接，所述光纖探針與所述近紅外光譜儀之間通過所述光纖輪換器連接。優(yōu)選地，所述裝置還包括樣品傳送模塊，所述樣品傳送模塊進一步包括驅(qū)動電機、同步帶、同步齒輪、傳送帶、以及傳送帶支架，所述光纖探針的針頭與所述同步帶相對。本發(fā)明還公開了一種采用所述的生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置的檢測方法，所述方法包括以下步驟SI :使光纖探針的針頭對準生鮮肉樣品；S2 :照明模塊為所述光纖探針提供光照；S3 :將所述光纖探針插入所述生鮮肉樣品的預(yù)設(shè)深度處；S4:近紅外光譜儀根據(jù)光纖輪換器預(yù)先設(shè)置的順序和時間間隔，通過光纖探針依次對所述生鮮肉樣品進行數(shù)據(jù)的采集；S5 :所述近紅外光譜儀將產(chǎn)生的光譜數(shù)據(jù)發(fā)送至處理器，所述處理器對光譜數(shù)據(jù)進行處理，并將處理結(jié)果與預(yù)設(shè)的參考值進行比較，獲得品質(zhì)等級。(三)有益效果本發(fā)明利用光纖探針對生鮮肉深層的水分含量進行快速無損在線檢測，提高了水分檢測的精度和效率。


圖I是按照本發(fā)明一種實施方式的生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是采用圖I所示的生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置的檢測方法的流程圖。其中，I :處理器；2 :USB數(shù)據(jù)線；3 :近紅外光譜儀；4 :光纖；5 :光纖輪換器；6 :鹵鶴燈；7 :光纖；8 :分叉光纖；9 RS232數(shù)據(jù)線；10 :外殼；11 :觸發(fā)開關(guān)；12 :光纖固定板； 13 :導(dǎo)向板；14 :手柄；15 :柱狀光纖探針固定組件；16 :光纖探針；17 :導(dǎo)向套；18 :彈黃； 19 :同步帶；20 :同步齒輪；21 :驅(qū)動電機；22 :傳送帶支架；23 :傳送帶；24 :光纖夾具。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。近紅外光譜分析技術(shù)作為一種快速無損檢測技術(shù)，以其分析速度快、無需樣品前處理、非破壞性等特點被廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的快速無損檢測，特別是光纖技術(shù)的發(fā)展， 使近紅外光譜技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品的在線生產(chǎn)過程分析、品質(zhì)質(zhì)量檢測與監(jiān)控中都發(fā)揮著越來越重要的作用。目前，國內(nèi)外對肉品品質(zhì)的檢測取得了較好的研究成果，但對于肉品品質(zhì)的在線檢測大多是針對肉糜這種均質(zhì)樣品，采集的是樣品表面某一位置的光譜信息，或通過移動樣品對不同位置進行多點信息的采集。這些實驗研究方法只能采集樣品表面的光譜信息，因樣品表面的品質(zhì)易受到外界環(huán)境因素的影響，不能完全客觀地反映該樣品的品質(zhì)特性。因而開發(fā)研究生鮮肉深層水分的快速無損在線檢測方法，對生鮮肉的水分含量進行在線檢測與等級評定顯得尤為重要。下面以四條光纖探針為例來說明本發(fā)明，但不限定本發(fā)明的保護范圍，圖I是按照本發(fā)明一種實施方式的生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；參照圖1， 本實施方式的裝置包括四條光纖探針16、光纖固定板12、導(dǎo)向板13、照明模塊、近紅外光譜儀3 (本實施方式中，近紅外光譜儀3的波長覆蓋范圍為1000 2500nm)、以及處理器1， 所述四條光纖探針16通過配合安裝固定在柱狀光纖探針固定組件15的內(nèi)孔中，柱狀光纖探針固定組件15通過配合安裝固定在固定板12的4個小孔中，為保證光纖探針16能垂直插入樣品預(yù)設(shè)深度，在固定板12下方還設(shè)計有光纖探針導(dǎo)向組件，由導(dǎo)向板13、四個導(dǎo)向套17和四根彈簧18組成，導(dǎo)向套17安裝在固定板12的下方，彈簧18套裝在導(dǎo)向套17上， 所述照明模塊與所述光纖探針16連接，所述光纖探針16、近紅外光譜儀3、以及處理器I依次連接。為便于通過處理器I分別對所述近紅外光譜儀和光纖輪換器進行參數(shù)設(shè)置，優(yōu)選地，所述近紅外光譜儀3與處理器I之間通過USB數(shù)據(jù)線2進行連接，所述處理器I與所述光纖輪轉(zhuǎn)器5之間通過RS232數(shù)據(jù)線9連接。所述照明模塊與所述光纖探針16之間通過光纖輪換器5連接，所述光纖探針16 與所述近紅外光譜儀之間通過所述光纖輪換器5連接。為了對光譜信息的采集提供足夠的光照，優(yōu)選地，所述照明模塊為鹵鎢燈6，通過光纖7與所述光纖輪換器5連接，本實施方式中采用20W的高功率鹵鎢燈。為便于對所述裝置進行操作，優(yōu)選地，所述四條光纖探針16、光纖固定板12、以及導(dǎo)向板13均設(shè)于外殼10內(nèi)，所述外殼10上設(shè)有手柄14,所述手柄14用于握持所述外殼 10。優(yōu)選地，所述外殼10上設(shè)有觸發(fā)開關(guān)11，用于控制所述近紅外光譜儀3的開啟和關(guān)閉，以實現(xiàn)對近紅外光譜儀3的硬件外觸發(fā)。為防止光纖探針光路部分折彎受損，在光纖輪換器5出口處的分叉光纖8處設(shè)有光纖夾具24，對光纖探針16的軟管部分進行支撐。為便于運送樣品，優(yōu)選地，所述裝置還包括樣品傳送模塊，所述樣品傳送模塊進一步包括驅(qū)動電機21、同步帶19、同步齒輪20、傳送帶23、以及傳送帶支架22，所述光纖探針16的針頭與所述同步帶19相對，驅(qū)動電機21通過同步齒輪20和同步帶19驅(qū)動傳送帶23在傳送帶支架22上運行，傳送帶23的運行速度可通過調(diào)節(jié)驅(qū)動電機21的頻率進行調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)樣品的運行速度。本實施方式中，處理器I采用PC機實現(xiàn)，所述處理器I包括以下模塊文件管理模塊，用于對光譜數(shù)據(jù)、硬件參數(shù)和評價結(jié)果的存儲；參數(shù)設(shè)置模塊，用于對近紅外光譜儀3、 光纖輪換器5的相關(guān)參數(shù)進行設(shè)置；信號檢測與控制模塊，用于檢測外觸發(fā)信號，將信號傳入PC機，觸發(fā)控制光譜儀；數(shù)據(jù)采集模塊，用于控制近紅外光譜儀3實時進行光譜數(shù)據(jù)的采集，當光譜儀接收到信息檢測單元的信號時，光纖輪換器5按照預(yù)先設(shè)定的次序?qū)悠愤M行光譜信息的采集；光譜數(shù)據(jù)處理模塊，用于對采集的光譜信息進行平滑、多元散射校正、 微分等預(yù)處理，對未知樣品通過所選模型對品質(zhì)參數(shù)進行預(yù)測；實時顯示模塊，用于對光譜數(shù)據(jù)、光譜曲線、在線檢測參數(shù)和檢測結(jié)果的實時顯示；評價模塊，可實時對所預(yù)測的品質(zhì)參數(shù)值與各個等級進行比較，輸出評定等級。本發(fā)明還公開了一種采用所述的生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置的檢測方法，所述方法包括以下步驟SI :使光纖探針的針頭對準生鮮肉樣品；S2 :照明模塊為所述光纖探針提供光照；
S3 :將所述光纖探針插入所述生鮮肉樣品的預(yù)設(shè)深度處；S4:近紅外光譜儀根據(jù)光纖輪換器預(yù)先設(shè)置的順序和時間間隔，通過光纖探針依次對所述生鮮肉樣品進行數(shù)據(jù)的采集；S5 :所述近紅外光譜儀將產(chǎn)生的光譜數(shù)據(jù)發(fā)送至處理器，所述處理器對光譜數(shù)據(jù)進行處理，并將處理結(jié)果與預(yù)設(shè)的參考值進行比較，獲得品質(zhì)等級。由以上實施方式可以看出，本發(fā)明實施方式利用光纖探針可對生鮮肉深層的水分含量進行快速無損在線檢測，既克服了傳統(tǒng)檢測方法中主觀性強、檢測精度和效率低、對樣品有污染、檢測周期長等缺點，又克服了光譜技術(shù)檢測中樣品表面的信息不能準確地反映該樣品的品質(zhì)特性的缺點，該檢測方法提高了檢測的精度和建模的穩(wěn)定性。利用波長范圍為1000 2500nm的近紅外光譜儀、帶有4路輸入和4路輸出的光纖輪換器以及4條光纖探針對每個樣品內(nèi)部深層的4個位置依次采集其光譜信息，以其光譜的均值作為該樣品的原始光譜值，建立生鮮肉水分含量的在線檢測預(yù)測模型。從而客觀、準確、快速地對生鮮肉水分含量進行在線檢測。該技術(shù)的推廣應(yīng)用為生鮮肉生產(chǎn)、加工和檢驗部門提供了一種快速檢測裝置及方法，為生鮮肉銷售部門提供了一種快速分級手段，為肉品按質(zhì)論價提供了可靠依據(jù)。利用本發(fā)明可規(guī)范豬肉市場，使肉品真正實現(xiàn)按質(zhì)論價，優(yōu)質(zhì)優(yōu)價。滿足不同層次消費者的需求，有著廣闊的市場應(yīng)用前景。以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括至少一條光纖探針、近紅外光譜儀、照明模塊、以及處理器，所述至少一條光纖探針分別與所述近紅外光譜儀和照明模塊連接，所述近紅外光譜儀與所述處理器連接。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述照明模塊為鹵鎢燈。
3.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括與所述光纖探針數(shù)量相同個數(shù)的導(dǎo)向套、光纖固定板、導(dǎo)向板、以及彈簧，所述光纖探針固定于所述光纖固定板上、且分別置于所述導(dǎo)向套中，所述導(dǎo)向套均穿過所述導(dǎo)向板，所述彈簧設(shè)于所述導(dǎo)向套外壁。
4.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向套、光纖固定板、導(dǎo)向板、彈簧、以及光纖探針均設(shè)于外殼內(nèi)，所述外殼上設(shè)有手柄。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述外殼上設(shè)有觸發(fā)開關(guān)，用于控制所述近紅外光譜儀的開啟和關(guān)閉。
6.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述光纖探針為一條。
7.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述光纖探針為至少兩條，所述照明模塊與所述光纖探針之間通過光纖輪換器連接，所述光纖探針與所述近紅外光譜儀之間通過所述光纖輪換器連接。
8.如權(quán)利要求I 7中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括樣品傳送模塊，所述樣品傳送模塊進一步包括驅(qū)動電機、同步帶、同步齒輪、傳送帶、以及傳送帶支架， 所述光纖探針的針頭與所述同步帶相對。
9.一種采用權(quán)利要求I 7中任一項所述的生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置的檢測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟Si:使光纖探針的針頭對準生鮮肉樣品；52:照明模塊為所述光纖探針提供光照；53:將所述光纖探針插入所述生鮮肉樣品的預(yù)設(shè)深度處；S4:近紅外光譜儀根據(jù)光纖輪換器預(yù)先設(shè)置的順序和時間間隔，通過光纖探針依次對所述生鮮肉樣品進行數(shù)據(jù)的采集；S5:所述近紅外光譜儀將產(chǎn)生的光譜數(shù)據(jù)發(fā)送至處理器，所述處理器對光譜數(shù)據(jù)進行處理，并將處理結(jié)果與預(yù)設(shè)的參考值進行比較，獲得品質(zhì)等級。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生鮮肉深層水分無損傷在線檢測裝置及方法，涉及食品無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，所述裝置包括至少一條光纖探針、近紅外光譜儀、照明模塊、以及處理器，所述至少一條光纖探針分別與所述近紅外光譜儀和照明模塊連接，所述近紅外光譜儀與所述處理器連接。本發(fā)明利用光纖探針對生鮮肉深層的水分含量進行快速無損在線檢測，提高了水分檢測的精度和效率。
文檔編號G01N21/35GK102590131SQ201210017010
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者劉巧巧, 張海云, 彭彥昆, 王偉, 王銘武, 趙松偉 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)