專利名稱：一種畜產(chǎn)品電物特性的檢測裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及畜產(chǎn)品檢測技術領域，特別是涉及 一種畜產(chǎn)品電物特 性的檢測裝置和方法。
背景技術：
鮮活畜產(chǎn)品在宰殺后， 一般都需要經(jīng)過尸僵、成熟、自溶和腐敗 四個階段。隨著時間的推移，畜肉的組織成分和結構將不斷發(fā)生著變 化，而這些變化將直接反映出畜肉的品質(zhì)情況。而畜肉內(nèi)部成分和結 構的改變也影響著整體組織物電特性，畜肉組織的品質(zhì)在不同狀態(tài)下 的物電特性有著不同的差異，因此研究畜肉產(chǎn)品的物電特性有助于對 畜肉的品質(zhì)變化情況作出準確的評估。
目前在畜肉產(chǎn)品腐敗變化規(guī)律方面的研究手段和方法較多，如 中國專利第200410013836.1公布了基于電子視覺和嗅覺融合技術的 農(nóng)畜產(chǎn)品無損檢測方法及其裝置，通過對農(nóng)畜產(chǎn)品的顏色、形狀、紋 理、尺寸等外觀特性與其在各種時期散發(fā)的氣味等嗅覺信息融合起 來，然后再與知識庫中專家知識與經(jīng)驗融合起來，進行綜合判別。中 國專利第200610097857.5公布了基于高光譜圖像技術的農(nóng)畜產(chǎn)品無 損檢測方法及裝置，通過光譜圖像技術來實現(xiàn)對農(nóng)產(chǎn)品相關品質(zhì)參數(shù) 情況的快速準確獲取。中國專利第92231926.X公布了一種數(shù)字顯示 式肉質(zhì)檢測儀，該探測頭含八根探針，以電容測量法為根本，分析探 測頭插入被測肉后，肉品電導率的大小，從數(shù)字大小可判斷肉質(zhì)的好 壞。國內(nèi)方海田等人采用生物電阻抗測量儀對牛宰后肌肉生物電阻抗 值的變化進行了研究，發(fā)現(xiàn)電阻抗值與其他參數(shù)呈現(xiàn)相關性。(方海 田，劉慧燕等，牛宰后肌肉生物電阻抗值、pH值、失水率的變化及 相互關系的研究，食品科學，2008,209(06))。
4肉的腐敗變質(zhì)是微生物蛋白酶和肽鏈內(nèi)切酶等共同作用下對肉 類蛋白質(zhì)的腐敗分解過程。伴隨著腐敗的加劇，肉品的感觀性狀、腐 敗分解產(chǎn)物的特性及含量、細菌的數(shù)量等都會發(fā)生明顯的變化。畜肉 產(chǎn)品在其屠宰后的不同階段，其內(nèi)部的組織結構和相關化學成分的變 化，將影響到畜肉產(chǎn)品的物電特性(如阻抗，電導等)的改變。
畜肉產(chǎn)品的變化是一個綜合多個方面的物理和化學變化過程，而 目前采用的相關技術進行畜肉產(chǎn)品分析的方法，普遍造價相對昂貴， 并且大部分技術都難以進行肉品內(nèi)部變化情況的分析。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例要解決的問題是提供 一 種畜產(chǎn)品電物特性的檢測
裝置和方法，可在1~2秒內(nèi)快速完成對畜肉樣品物電特性參數(shù)的測 量，且抗干擾能力強，適用范圍廣，生產(chǎn)成本低，易于進行批量生產(chǎn) 和推廣。
為達到上述目的，本發(fā)明實施例的技術方案提供一種畜產(chǎn)品電物 特性的檢測裝置，所述裝置包括高頻晶振，用于產(chǎn)生持續(xù)的高頻脈 沖信號，并通過高頻同軸電纜傳輸?shù)教结?；探針，插入待測畜肉產(chǎn)品 中，當接收到所述高頻脈沖信號后，在所述探針和高頻同軸電纜上形 成幅度變化穩(wěn)定的電壓信號，所述電壓信號的幅度與探針之間畜肉產(chǎn)
品的物電特性相關；信號處理單元，用于對所述探針產(chǎn)生的電壓信號 進行檢波，并與高頻晶振所產(chǎn)生的參比信號通過兩級差分放大轉換為 穩(wěn)定地直流電壓信號輸出；電源電路，用于為所述高頻晶振和信號處 理單元提供電源。
其中，所述探針包括一個位于中心位置的探針、多個外圍探針、 底座和絕緣層，所述多個外圍探針圍繞所述位于中心位置的探針均勻 分布，并與所述位于中心位置的探針由絕緣層絕緣，所述探針和絕緣 層固定于底座上，所述多個外圍探針與底座相互導通。
其中，所述外圍探針為3個。其中，所述探針與底座的材料為不銹鋼。
其中，所述信號處理單元包括第一級運算放大電路，將所述探 針產(chǎn)生的電壓信號和高頻晶振發(fā)出的參比信號進行差分運算，獲取探 針測量后穩(wěn)定準確的電壓；第二級運算放大電路，對所述第一級運算 放大電路獲取的電壓進行放大，輸出 一個穩(wěn)定的與畜肉產(chǎn)品物電特性 正相關的電壓信號。
本發(fā)明實施例的技術方案還提供 一種畜產(chǎn)品電物特性的檢測方
法，所述方法包括以下步驟將探針插入到待測畜肉產(chǎn)品中，系統(tǒng)上 電，開始測量；由高頻晶振產(chǎn)生固定頻率的高頻信號，并通過高頻同
軸電纜傳輸?shù)教结?，并在高頻同軸電纜和探針上形成幅度變化穩(wěn)定的
電壓信號；所述電壓信號經(jīng)過信號處理單元進行差分放大后，轉換為 穩(wěn)定的電壓信號輸出；根據(jù)電壓與畜肉產(chǎn)品物電特性之間的對應關 系，獲取所述畜肉產(chǎn)品的電物特性。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有如下優(yōu)點:'
本發(fā)明能測量畜肉產(chǎn)品的物電特性，由于釆用模擬電路來實現(xiàn)物
電特性的綜合檢測，因此具有良好的性價比和穩(wěn)定性；直流信號的輸 出，使其可以更加方便的集成于其他檢測系統(tǒng)當中，效率更高，使用 更加簡便。


圖i是本發(fā)明的 一種畜產(chǎn)品電物特性的檢測裝置的結構圖； 圖2是本發(fā)明的畜產(chǎn)品電物特性的檢測裝置的前端探針結構圖； 圖3是本發(fā)明的畜產(chǎn)品電物特性的檢測裝置的信號處理單元的結 構圖4是本發(fā)明的一種畜產(chǎn)品電物特性的檢測方法的流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例，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。
6本發(fā)明是基于ADR ( Amplitude-domain reflectometry ，振幅域反
射法)，ADR是一種應用于土壤介電常數(shù)測量的方法。ADR以固定 頻率的高頻晶體振蕩器發(fā)射電磁波，通過同軸電纜傳輸?shù)讲迦氪郎y對
象中的平行金屬探針。高頻脈沖的在探針末端所產(chǎn)生的反射波和入射 波將在同軸電纜上形成幅度變化穩(wěn)定的電壓信號，而該信號幅值與平 行探針之間被測對象的介電特性相關。而物體的介電特性能夠反映出 物體的介質(zhì)損耗、介質(zhì)吸收以及介質(zhì)弛豫，并且對于分析分子和固體 的結構、化學鍵的性質(zhì)以及分子的轉動、離子的振動等都十分重要。 本發(fā)明將探針看成高頻同軸傳輸線的 一部分，當高頻信號通過該 組平行探針時，將形成一個圍繞中心位置探針的均勻電場，探針部分 的阻抗與平行的探針之間畜肉的介電特性相關；通過測量探針和高頻 同軸電纜上形成的穩(wěn)定交變電壓，可反映出畜肉產(chǎn)品所處的不同狀 態(tài)。
本發(fā)明的一種畜產(chǎn)品電物特性的檢測裝置如圖l所示，包括 高頻晶振l，通過高頻同軸電纜2與探針3相連接。高頻晶振l
所產(chǎn)生的穩(wěn)定高頻信號通過高頻同軸電纜2傳送到探針3,探針3上
將產(chǎn)生反射信號并與入射信號發(fā)生疊加，形成穩(wěn)定的交變電壓。
信號處理單元4，與高頻晶振1和高頻同軸電纜2相連，對形成
的信號進行差分處理和分析，在經(jīng)過處理后轉換為穩(wěn)定的直流電壓信號。
電源5為直流9 ~ 12V輸入，為系統(tǒng)各部分提供穩(wěn)定的電源。
本發(fā)明的畜產(chǎn)品電物特性的檢測裝置的前端探針結構如圖2所 示，探針3由中心位置不銹鋼探針6, 3根外圍不銹鋼探針7，不銹 鋼固定底座8，絕緣層9共同組成；3根外圍不銹鋼探針7圍繞中心 位置不銹鋼探針6均勻分布，以中心為圓點相互夾角為60度，并與 中心位置探針由絕緣層9絕緣。探針6, 7和絕緣層9固定于不銹鋼 探針底座8上，3根不銹鋼探針7之間以及探針7與底座8之間相互
7導通。
本發(fā)明的畜產(chǎn)品電物特性的檢測裝置的信號處理單元的結構如 圖3所示，穩(wěn)定的交變電壓信號和高頻晶振所產(chǎn)生的參比信號經(jīng)過由 運算放大器10組成的第I級差分放大電路進行信號的差分處理后， 進入由運算放大器IO組成的II級信號放大電路。最后輸出一個穩(wěn)定 的直流電壓。
本實施例中的高頻晶振1采用100MHz有源晶振，可產(chǎn)生穩(wěn)定的 高頻信號。探針3采用不銹鋼設計，可插入土壤部分的探針長度為 52mm，探針直徑2mm，探針還可根據(jù)用戶需求進行定制。高頻同軸 電纜采用50歐姆標準高頻同軸電纜，分為內(nèi)外兩層，內(nèi)層為信號傳 導，外層為屏蔽層。高頻同軸電纜內(nèi)層與中心位置探針6和信號處理 單元相連接，外層屏蔽層與外圍探針7和電源地同時相接。
本發(fā)明的一種畜產(chǎn)品電物特性的檢測方法如圖4所示，包括以下
高頻晶振l產(chǎn)生一個固定頻率的高頻信號，通過高頻同軸電纜2 傳輸?shù)教结?。高頻信號將在中心位置探針6和圍繞其的3根不銹鋼 探針7上產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電場，并產(chǎn)生反射信號。反射信號與入射高 頻信號產(chǎn)生疊加，從而形成穩(wěn)定的交變電壓。信號處理單元4通過運 算放大器IO組成的雙級差分放大電路對信號進行處理，轉換后的直 流電壓對外輸出。
本發(fā)明利用高頻晶振所產(chǎn)生的高頻信號激發(fā)同軸電纜在不同阻 抗特性下產(chǎn)生穩(wěn)定的交變電壓信號，通過測量該信號的幅值，可實現(xiàn) 對畜肉產(chǎn)品物電參數(shù)的測量；利用本發(fā)明可快速完成對畜肉產(chǎn)品品質(zhì) 的分析。 '
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領 域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以 做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1、一種畜產(chǎn)品電物特性的檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括高頻晶振，用于產(chǎn)生持續(xù)的高頻脈沖信號，并通過高頻同軸電纜傳輸?shù)教结?；探針，插入待測畜肉產(chǎn)品中，當接收到所述高頻脈沖信號后，在所述探針和高頻同軸電纜上形成幅度變化穩(wěn)定的電壓信號，所述電壓信號的幅度與探針之間畜肉產(chǎn)品的物電特性相關；信號處理單元，用于對所述探針產(chǎn)生的電壓信號進行檢波，并與高頻晶振所產(chǎn)生的參比信號通過兩級差分放大轉換為穩(wěn)定地直流電壓信號輸出；電源電路，用于為所述高頻晶振和信號處理單元提供電源。
2、 如權利要求1所述的畜產(chǎn)品電物特性的檢測裝置，其特征在 于，所述探針包括一個位于中心位置的探針、多個外圍探針、底座和 絕緣層，所述多個外圍探針圍繞所述位于中心位置的探針均勻分布， 并與所述位于中心位置的探針由絕緣層絕緣，所述探針和絕緣層固定 于底座上，所述多個外圍探針與底座相互導通。
3、 如權利要求2所述的畜產(chǎn)品電物特性的檢測裝置，其特征在 于，所述外圍探針為3個。
4、 如權利要求2所述的畜產(chǎn)品電物特性的檢測裝置，其特征在 于，所述探針與底座的材料為不銹鋼。
5、 如權利要求1所述的畜產(chǎn)品電物特性的檢測裝置，其特征在 于，所述信號處理單元包括第一級運算放大電路，將所述探針產(chǎn)生的電壓信號和高頻晶振發(fā)出的參比信號進行差分運算，獲取探針測量后穩(wěn)定準確的電壓；第二級運算放大電路，對所述第一級運算放大電路獲取的電壓進 行放大，輸出 一個穩(wěn)定的與畜肉產(chǎn)品物電特性正相關的電壓信號。
6、 一種畜產(chǎn)品電物特性的檢測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟將探針插入到待測畜肉產(chǎn)品中，系統(tǒng)上電，開始測量； 由高頻晶振產(chǎn)生固定頻率的高頻信號，并通過高頻同軸電纜傳輸?shù)教结?，并在高頻同軸電纜和探針上形成幅度變化穩(wěn)定的電壓信號； 所述電壓信號經(jīng)過信號處理單元進行差分放大后，轉換為穩(wěn)定的電壓信號輸出；根據(jù)電壓與畜肉產(chǎn)品物電特性之間的對應關系，獲取所述畜肉產(chǎn) 品的電物特性。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種畜產(chǎn)品電物特性的檢測裝置，包括高頻晶振，用于產(chǎn)生持續(xù)的高頻脈沖信號，并通過高頻同軸電纜傳輸?shù)教结?；探針插入待測畜肉產(chǎn)品中，當接收到高頻脈沖信號后，在探針和高頻同軸電纜上形成幅度變化穩(wěn)定的電壓信號，其幅度與畜肉產(chǎn)品的物電特性相關；信號處理單元，用于對探針產(chǎn)生的電壓信號進行檢波，并與高頻晶振所產(chǎn)生的參比信號通過兩級差分放大轉換為穩(wěn)定地直流電壓信號輸出；電源電路，用于為高頻晶振和信號處理單元提供電源。本發(fā)明還公開了一種畜產(chǎn)品電物特性的檢測方法。本發(fā)明能測量畜肉產(chǎn)品的物電特性，具有良好的性價比和穩(wěn)定性；直流信號的輸出，使其可以更加方便的集成于其他檢測系統(tǒng)當中，效率更高，使用更加簡便。
文檔編號G01N27/00GK101498678SQ20091007812
公開日2009年8月5日 申請日期2009年2月17日 優(yōu)先權日2009年2月17日
發(fā)明者喬曉軍, 侯瑞鋒, 馨 張, 成 王, 王紀華, 趙春江 申請人:北京市農(nóng)林科學院