專利名稱：生鮮肉深層水分無(wú)損傷在線檢測(cè)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及食品無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生鮮肉深層水分無(wú)損傷在線檢測(cè)裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著畜禽肉食用量的增長(zhǎng)和人民生活水平的日益提高，消費(fèi)者對(duì)肉類品質(zhì)的要求也越來(lái)越高。生鮮肉品質(zhì)中一個(gè)重要的衡量指標(biāo)就是水分含量，水分含量過(guò)高，使得細(xì)菌、 霉菌繁殖加劇，容易引起肉的腐敗變質(zhì)，水分含量過(guò)低，使得肉品失重，造成經(jīng)濟(jì)損失，直接影響肉的食用品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，影響肉類的加工、運(yùn)輸和儲(chǔ)藏。特別是近年來(lái)注水肉的出現(xiàn)，使得水分含量的檢測(cè)顯得尤為重要。傳統(tǒng)的肉品水分含量檢測(cè)是采用人工感官評(píng)價(jià)法和化學(xué)分析方法。人工感官評(píng)價(jià)需要對(duì)評(píng)價(jià)員進(jìn)行專業(yè)訓(xùn)練，其評(píng)價(jià)結(jié)果主觀性強(qiáng)，測(cè)量分級(jí)結(jié)果容易受檢驗(yàn)員自身的技術(shù)水平、經(jīng)驗(yàn)等主觀因素的影響，檢測(cè)精度和效率低，對(duì)樣品有污染，且對(duì)分級(jí)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(duì)樣品進(jìn)行破壞，檢測(cè)方法較繁瑣，屬于有損檢測(cè)，且檢測(cè)周期長(zhǎng)，不能滿足生產(chǎn)過(guò)程中的快速、無(wú)損、在線檢測(cè)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何提高生鮮肉深層水分檢測(cè)的精度和效率、并實(shí)現(xiàn)無(wú)損傷在線檢測(cè)。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種生鮮肉深層水分無(wú)損傷在線檢測(cè)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?lè)謩e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(gè)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(guò)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(guò)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(guò)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(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、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(duì)。本發(fā)明還公開了一種采用所述的生鮮肉深層水分無(wú)損傷在線檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，所述方法包括以下步驟SI :使光纖探針的針頭對(duì)準(zhǔn)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(shí)間間隔，通過(guò)光纖探針依次對(duì)所述生鮮肉樣品進(jìn)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(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果與預(yù)設(shè)的參考值進(jìn)行比較，獲得品質(zhì)等級(jí)。(三)有益效果本發(fā)明利用光纖探針對(duì)生鮮肉深層的水分含量進(jìn)行快速無(wú)損在線檢測(cè)，提高了水分檢測(cè)的精度和效率。


圖I是按照本發(fā)明一種實(shí)施方式的生鮮肉深層水分無(wú)損傷在線檢測(cè)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(wú)損傷在線檢測(cè)裝置的檢測(cè)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(dòng)電機(jī)；22 :傳送帶支架；23 :傳送帶；24 :光纖夾具。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)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(wú)損檢測(cè)技術(shù)，以其分析速度快、無(wú)需樣品前處理、非破壞性等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的快速無(wú)損檢測(cè)，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(guò)程分析、品質(zhì)質(zhì)量檢測(cè)與監(jiān)控中都發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)肉品品質(zhì)的檢測(cè)取得了較好的研究成果，但對(duì)于肉品品質(zhì)的在線檢測(cè)大多是針對(duì)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(guò)移動(dòng)樣品對(duì)不同位置進(jìn)行多點(diǎn)信息的采集。這些實(shí)驗(yàn)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(wú)損在線檢測(cè)方法，對(duì)生鮮肉的水分含量進(jìn)行在線檢測(cè)與等級(jí)評(píng)定顯得尤為重要。下面以四條光纖探針為例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，但不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，圖I是按照本發(fā)明一種實(shí)施方式的生鮮肉深層水分無(wú)損傷在線檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；參照?qǐng)D1， 本實(shí)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(shí)施方式中，近紅外光譜儀3的波長(zhǎng)覆蓋范圍為1000 2500nm)、以及處理器1， 所述四條光纖探針16通過(guò)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(guò)配合安裝固定在固定板12的4個(gè)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(jì)有光纖探針導(dǎo)向組件，由導(dǎo)向板13、四個(gè)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(guò)處理器I分別對(duì)所述近紅外光譜儀和光纖輪換器進(jìn)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(guò)USB數(shù)據(jù)線2進(jìn)行連接，所述處理器I與所述光纖輪轉(zhuǎn)器5之間通過(guò)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(guò)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(guò)所述光纖輪換器5連接。為了對(duì)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(guò)光纖7與所述光纖輪換器5連接，本實(shí)施方式中采用20W的高功率鹵鎢燈。為便于對(duì)所述裝置進(jìn)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)光纖探針16的軟管部分進(jìn)行支撐。為便于運(yùn)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(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(duì)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)21通過(guò)同步齒輪20和同步帶19驅(qū)動(dòng)傳送帶23在傳送帶支架22上運(yùn)行，傳送帶23的運(yùn)行速度可通過(guò)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)21的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)樣品的運(yùn)行速度。本實(shí)施方式中，處理器I采用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)，所述處理器I包括以下模塊文件管理模塊，用于對(duì)光譜數(shù)據(jù)、硬件參數(shù)和評(píng)價(jià)結(jié)果的存儲(chǔ)；參數(shù)設(shè)置模塊，用于對(duì)近紅外光譜儀3、 光纖輪換器5的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；信號(hào)檢測(cè)與控制模塊，用于檢測(cè)外觸發(fā)信號(hào)，將信號(hào)傳入PC機(jī)，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(shí)時(shí)進(jìn)行光譜數(shù)據(jù)的采集，當(dāng)光譜儀接收到信息檢測(cè)單元的信號(hào)時(shí)，光纖輪換器5按照預(yù)先設(shè)定的次序?qū)悠愤M(jìn)行光譜信息的采集；光譜數(shù)據(jù)處理模塊，用于對(duì)采集的光譜信息進(jìn)行平滑、多元散射校正、 微分等預(yù)處理，對(duì)未知樣品通過(guò)所選模型對(duì)品質(zhì)參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)；實(shí)時(shí)顯示模塊，用于對(duì)光譜數(shù)據(jù)、光譜曲線、在線檢測(cè)參數(shù)和檢測(cè)結(jié)果的實(shí)時(shí)顯示；評(píng)價(jià)模塊，可實(shí)時(shí)對(duì)所預(yù)測(cè)的品質(zhì)參數(shù)值與各個(gè)等級(jí)進(jìn)行比較，輸出評(píng)定等級(jí)。本發(fā)明還公開了一種采用所述的生鮮肉深層水分無(wú)損傷在線檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，所述方法包括以下步驟SI :使光纖探針的針頭對(duì)準(zhǔn)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(shí)間間隔，通過(guò)光纖探針依次對(duì)所述生鮮肉樣品進(jìn)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(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果與預(yù)設(shè)的參考值進(jìn)行比較，獲得品質(zhì)等級(jí)。由以上實(shí)施方式可以看出，本發(fā)明實(shí)施方式利用光纖探針可對(duì)生鮮肉深層的水分含量進(jìn)行快速無(wú)損在線檢測(cè)，既克服了傳統(tǒng)檢測(cè)方法中主觀性強(qiáng)、檢測(cè)精度和效率低、對(duì)樣品有污染、檢測(cè)周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，又克服了光譜技術(shù)檢測(cè)中樣品表面的信息不能準(zhǔn)確地反映該樣品的品質(zhì)特性的缺點(diǎn)，該檢測(cè)方法提高了檢測(cè)的精度和建模的穩(wěn)定性。利用波長(zhǎng)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(duì)每個(gè)樣品內(nèi)部深層的4個(gè)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(cè)預(yù)測(cè)模型。從而客觀、準(zhǔn)確、快速地對(duì)生鮮肉水分含量進(jìn)行在線檢測(cè)。該技術(shù)的推廣應(yīng)用為生鮮肉生產(chǎn)、加工和檢驗(yàn)部門提供了一種快速檢測(cè)裝置及方法，為生鮮肉銷售部門提供了一種快速分級(jí)手段，為肉品按質(zhì)論價(jià)提供了可靠依據(jù)。利用本發(fā)明可規(guī)范豬肉市場(chǎng)，使肉品真正實(shí)現(xiàn)按質(zhì)論價(jià)，優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)。滿足不同層次消費(fèi)者的需求，有著廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)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(hù)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(wú)損傷在線檢測(cè)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?lè)謩e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(gè)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(guò)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(guò)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(guò)所述光纖輪換器連接。
8.如權(quán)利要求I 7中任一項(xiàng)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(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、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(duì)。
9.一種采用權(quán)利要求I 7中任一項(xiàng)所述的生鮮肉深層水分無(wú)損傷在線檢測(cè)裝置的檢測(cè)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(duì)準(zhǔn)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(shí)間間隔，通過(guò)光纖探針依次對(duì)所述生鮮肉樣品進(jìn)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(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果與預(yù)設(shè)的參考值進(jìn)行比較，獲得品質(zhì)等級(jí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生鮮肉深層水分無(wú)損傷在線檢測(cè)裝置及方法，涉及食品無(wú)損檢測(cè)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?lè)謩e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(duì)生鮮肉深層的水分含量進(jìn)行快速無(wú)損在線檢測(cè)，提高了水分檢測(cè)的精度和效率。
文檔編號(hào)G01N21/35GK102590131SQ201210017010
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)