近紅外線家用食品檢測裝置與方法
【專利摘要】近紅外線家用食品檢測裝置與方法屬于利用食品有機(jī)成分在近紅外光譜區(qū)域的光學(xué)吸收特性的食品檢測裝置與檢測方法；該裝置近紅外發(fā)光二極管發(fā)射的近紅外光線經(jīng)過準(zhǔn)直物鏡準(zhǔn)直后平行岀射，經(jīng)過聚焦透鏡會聚到檢測器上；濾光片與檢測器中間位置上方設(shè)置有樣品架；檢測器設(shè)置有連接計(jì)算機(jī)的接口；該方法調(diào)整近紅外發(fā)光二極管位置，使其發(fā)出的近紅外光線被檢測器接收；再在樣品架上懸掛待檢測樣品；通過放置濾光片，得到特定波長下的待測樣品檢測結(jié)果；最后利用現(xiàn)有技術(shù)對檢測結(jié)果進(jìn)行分析，得出檢測結(jié)論；本發(fā)明不僅改善了濾光效果、而且具有在不同波長下的檢測功能、同時(shí)避免裝載待測樣品的容器對測量結(jié)果的影響、另外還具有良好的升級性與擴(kuò)展性。
【專利說明】近紅外線家用食品檢測裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]近紅外線家用食品檢測裝置與方法屬于利用食品有機(jī)成分在近紅外光譜區(qū)域的光學(xué)吸收特性的食品檢測裝置與檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近紅外食品品質(zhì)檢測裝置是根據(jù)肉類、食用油等食品中各種有代表性的有機(jī)成份在近紅外光譜區(qū)域的光學(xué)吸收特性、各成份的最強(qiáng)吸收波長的不同，以及吸收強(qiáng)度與糧食有機(jī)含量間的正比關(guān)系，通過對樣品已知化學(xué)成份含量與其近紅外光譜測定結(jié)果回歸分析，建立起定標(biāo)方程，即可對同一種相似類型的未知樣品成份含量進(jìn)行估測。由于近紅外光吸收弱，相比中紅外和可見光波段具有更強(qiáng)的穿透能力，因此不僅可以透過較厚的樣品，實(shí)現(xiàn)長光程測定，而且無需稀釋樣品、即可直接測定樣品的主要成分。
[0003]早期的近紅外光譜檢測應(yīng)用于農(nóng)副產(chǎn)品，大多是通過漫反射技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。漫反射法由于需要有足夠的信號強(qiáng)度，并需要有效地收集散射光，因此具有光路結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)。這種缺點(diǎn)也就限制了該食品檢測裝置多為臺式設(shè)備，且主要應(yīng)用在機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、學(xué)校等集體部門。
[0004]隨著科技的迅猛發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的不斷追求，尤其是當(dāng)今食品安全令人不安的現(xiàn)狀，使得對食品品質(zhì)檢測的需求從集體部門轉(zhuǎn)移到了家庭。然而傳統(tǒng)設(shè)備體積龐大、價(jià)格昂貴，使得很多家庭對食品檢測設(shè)備望而卻步。
[0005]發(fā)明專利《一種家庭用近紅外食品品質(zhì)檢測裝置》（申請?zhí)枺?01210013708. I)公開了一種家庭用食品品質(zhì)檢測裝置。該裝置包括近紅外發(fā)光光源、濾光片、菲涅爾透鏡、樣品池、檢測器、鎖定放大器和微處理器；其中，近紅外發(fā)光光源發(fā)出的近紅外線依次通過濾光片、菲涅爾透鏡、樣品`池、檢測器和鎖定放大器后轉(zhuǎn)換成方波信號，輸入微處理器中進(jìn)行處理。該發(fā)明具有以下四個(gè)缺點(diǎn)：
第一、由于濾光片設(shè)置在近紅外發(fā)光光源與菲涅爾透鏡中間，無法濾除菲涅爾透鏡與樣品池之間可能受到的其它波長雜光的影響，使得濾光效果不完善；
第二、該發(fā)明專利中沒有公開濾光片的波長是多少，因此理解為只能透過某一特定波長或波長范圍的光，如果是透過的是某一個(gè)特定波長的光，則不能實(shí)現(xiàn)在其它波長下進(jìn)行檢測；如果透過的是某一個(gè)特定波長范圍的光，則該范圍內(nèi)各個(gè)波長的光線混合在一起，檢測的效果不好；
第三、該發(fā)明采用的樣品池屬于容器，近紅外光線透過容器壁時(shí)勢必會收到容器壁材料或成分的光學(xué)性質(zhì)的影響，而該影響會傳遞到檢測結(jié)果中，使檢測結(jié)果不夠準(zhǔn)確；
第四、該發(fā)明采用DSP芯片作為處理器，然而植入程序后，在沒有專業(yè)人員進(jìn)行修改時(shí)，檢測方法都是確定不變的，不利于檢測方法的升級和設(shè)備的擴(kuò)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種近紅外線家用食品檢測裝置與方法，相比于現(xiàn)有技術(shù)，不僅改善了濾光效果、而且具有在不同波長下的檢測功能、同時(shí)避免裝載待測樣品的容器對測量結(jié)果的影響、另外還具有良好的升級性與擴(kuò)展性。[0007]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：近紅外線家用食品檢測裝置，沿光軸方向依次設(shè)置近紅外發(fā)光二極管、準(zhǔn)直物鏡、聚焦透鏡、濾光片以及檢測器；近紅外發(fā)光二極管發(fā)射的近紅外光線經(jīng)過準(zhǔn)直物鏡準(zhǔn)直后平行出射，再經(jīng)過聚焦透鏡會聚到檢測器上；所述的近紅外發(fā)光二極管設(shè)置在準(zhǔn)直物鏡的焦點(diǎn)位置，所述的濾光片與檢測器中間位置上方，設(shè)置有樣品架；所述的檢測器設(shè)置有連接計(jì)算機(jī)的接口。[0008]上述近紅外線家用食品檢測裝置，所述的近紅外發(fā)光二極管包括一個(gè)設(shè)置在光軸上的發(fā)光二極管，所述的發(fā)光二極管的波長在900nnTl000nm范圍內(nèi)。[0009]上述近紅外線家用食品檢測裝置，所述的近紅外發(fā)光二極管包括多個(gè)發(fā)光二極管，等間距分布在與光軸垂直的圓盤上，所述的圓盤在其所在平面轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸與光軸平行， 所述的發(fā)光二極管到轉(zhuǎn)軸的距離等于光軸到轉(zhuǎn)軸的距離。[0010]所述的多個(gè)發(fā)光二極管發(fā)出的近紅外光波長不同、功率相同或波長相同、功率不同。[0011] 上述近紅外線家用食品檢測裝置，所述的濾光片的波長為800nm、850nm、900nm、 950nm、lOOOnm、1050nm 和 IlOOnm 七種。[0012]上述近紅外線家用食品檢測裝置，所述的樣品架上設(shè)置有卡子和掛鉤。[0013]近紅外線家用食品檢測方法，包括以下步驟：步驟a、調(diào)整近紅外發(fā)光二極管位置，使其發(fā)出的近紅外光線被檢測器接收；步驟b、在樣品架上懸掛待檢測樣品；步驟C、通過放置濾光片，得到特定波長下的待測樣品檢測結(jié)果；步驟d、利用現(xiàn)有技術(shù)對檢測結(jié)果進(jìn)行分析，得出檢測結(jié)論。[0014]由于本發(fā)明近紅外線家用食品檢測裝置與方法，通過將濾光片放置在聚焦透鏡與檢測器之間，避免聚焦透鏡反射或折射的其它波長的雜散光，改善了濾光效果；通過設(shè)定不同波長的濾光片、實(shí)現(xiàn)具有不同波長下的檢測功能，使測量結(jié)果更豐富、更完善；通過將現(xiàn)有技術(shù)的樣品池替換為樣品架，使光線直接照射樣品，避免樣品池側(cè)壁光學(xué)性能對測量結(jié)果的影響，提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性；通過設(shè)置與計(jì)算機(jī)連接的接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理，使得該設(shè)備具有良好的升級性和擴(kuò)展性?！緦＠綀D】

【附圖說明】[0015]圖I是本發(fā)明具體實(shí)施例一的近紅外線家用食品檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。[0016]圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例二和三的近紅外線家用食品檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。[0017]圖3是本發(fā)明近紅外線家用食品檢測方法流程圖。[0018]圖中：1近紅外發(fā)光二極管、2準(zhǔn)直物鏡、3聚焦透鏡、4濾光片、5檢測器、6樣品架、 7圓盤?！揪唧w實(shí)施方式】[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。[0020]具體實(shí)施例一
本實(shí)施例的近紅外線家用食品檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖I所示，該裝置沿光軸方向依次設(shè)置近紅外發(fā)光二極管I、準(zhǔn)直物鏡2、聚焦透鏡3、濾光片4以及檢測器5 ;近紅外發(fā)光二極管I發(fā)射的近紅外光線經(jīng)過準(zhǔn)直物鏡2準(zhǔn)直后平行出射，再經(jīng)過聚焦透鏡3會聚到檢測器5上；所述的近紅外發(fā)光二極管I設(shè)置在準(zhǔn)直物鏡2的焦點(diǎn)位置，所述的濾光片4與檢測器5中間位置上方，設(shè)置有樣品架6 ;所述的檢測器5設(shè)置有連接計(jì)算機(jī)的USB接口，并通過USB線與計(jì)算機(jī)連接。
[0021]上述近紅外線家用食品檢測裝置，所述的近紅外發(fā)光二極管I包括一個(gè)設(shè)置在光軸上的發(fā)光二極管，所述的發(fā)光二極管的波長在900nnTl000nm范圍內(nèi)；所述的濾光片4的波長為 800nm、850nm、900nm、950nm、1000nm、1050nn^P IIOOnm 七種；所述的樣品架 6 上設(shè)置
有卡子和掛鉤。
[0022]本實(shí)施例的近紅外線家用食品檢測方法流程圖如圖3所示，該方法包括以下步驟：
步驟a、調(diào)整近紅外發(fā)光二極管I位置，使其發(fā)出的近紅外光線被檢測器5接收；
步驟b、在樣品架6上懸掛待檢測樣品；
步驟C、通過放置濾光片4，得到特定波長下的待測樣品檢測結(jié)果；具體為：每放置一個(gè)波長的濾光片4，得到一組檢 測結(jié)果，當(dāng)七組濾光片4放置完成后，得到七組檢測結(jié)果；
步驟d、利用現(xiàn)有技術(shù)對檢測結(jié)果進(jìn)行分析，得出檢測結(jié)論。
[0023]具體實(shí)施例二
本實(shí)施例的近紅外線家用食品檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，該裝置沿光軸方向依次設(shè)置近紅外發(fā)光二極管I、準(zhǔn)直物鏡2、聚焦透鏡3、濾光片4以及檢測器5 ;近紅外發(fā)光二極管I發(fā)射的近紅外光線經(jīng)過準(zhǔn)直物鏡2準(zhǔn)直后平行出射，再經(jīng)過聚焦透鏡3會聚到檢測器5上；所述的近紅外發(fā)光二極管I設(shè)置在準(zhǔn)直物鏡2的焦點(diǎn)位置，所述的濾光片4與檢測器5中間位置上方，設(shè)置有樣品架6 ;所述的檢測器5設(shè)置有連接計(jì)算機(jī)的USB接口，并通過USB線與計(jì)算機(jī)連接。
[0024]上述近紅外線家用食品檢測裝置，所述的近紅外發(fā)光二極管I包括四個(gè)發(fā)光二極管，等間距分布在與光軸垂直的圓盤7上，所述的圓盤7在其所在平面轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸與光軸平行，所述的發(fā)光二極管到轉(zhuǎn)軸的距離等于光軸到轉(zhuǎn)軸的距離。
[0025]所述的濾光片4 的波長為 800nm、850nm、900nm、950nm、lOOOnm、1050nm 和 IlOOnm
七種；所述的樣品架6上設(shè)置有卡子和掛鉤；所述的多個(gè)發(fā)光二極管發(fā)出的近紅外光波長不同、功率相同，這樣選擇的原因是可以通過不同波長的近紅外發(fā)光二極管I與濾光片4相配合，可以獲得更好的濾光效果。
[0026]本實(shí)施例的近紅外線家用食品檢測方法流程圖如圖3所示，該方法包括以下步驟：
步驟a、調(diào)整近紅外發(fā)光二極管I位置，使其發(fā)出的近紅外光線被檢測器5接收；具體為：旋轉(zhuǎn)圓盤7，使所需波長的發(fā)光二極管位于光軸位置；
步驟b、在樣品架6上懸掛待檢測樣品；
步驟C、通過放置濾光片4，得到特定波長下的待測樣品檢測結(jié)果；具體為：放置與發(fā)光二極管波長相對應(yīng)的濾光片4，如發(fā)光二極管的波長為850nm土 10nm，則放置850nm的濾光片4 ；
步驟d、利用現(xiàn)有技術(shù)對檢測結(jié)果進(jìn)行分析，得出檢測結(jié)論。
[0027]具體實(shí)施例三
本實(shí)施例的近紅外線家用食品檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，該裝置沿光軸方向依次設(shè)置近紅外發(fā)光二極管I、準(zhǔn)直物鏡2、聚焦透鏡3、濾光片4以及檢測器5 ;近紅外發(fā)光二極管I發(fā)射的近紅外光線經(jīng)過準(zhǔn)直物鏡2準(zhǔn)直后平行出射，再經(jīng)過聚焦透鏡3會聚到檢測器5上；所述的近紅外發(fā)光二極管I設(shè)置在準(zhǔn)直物鏡2的焦點(diǎn)位置，所述的濾光片4與檢測器5中間位置上方，設(shè)置有樣品架6 ;所述的檢測器5設(shè)置有連接計(jì)算機(jī)的USB接口，并通過USB線與計(jì)算機(jī)連接。
[0028]上述近紅外線家用食品檢測裝置，所述的近紅外發(fā)光二極管I包括四個(gè)發(fā)光二極管，等間距分布在與光軸垂直的圓盤7上，所述的圓盤7在其所在平面轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸與光軸平行，所述的發(fā)光二極管到轉(zhuǎn)軸的距離等于光軸到轉(zhuǎn)軸的距離。
[0029]所述的濾光片4 的波長為 800nm、850nm、900nm、950nm、lOOOnm、1050nm 和 IlOOnm
七種；所述的樣品架6上設(shè)置有卡子和掛鉤；所述的多個(gè)發(fā)光二極管發(fā)出的近紅外光波長相同、功率不同，這樣選擇的原因是可以通過選擇不同功率的發(fā)光二極管，適用透過率不同的待測樣品，增加本發(fā)明裝置的測量樣品種類。
[0030]本實(shí)施例的近紅外線家用食品檢測方法流程圖如圖3所示，該方法包括以下步驟：
步驟a、調(diào)整近紅外發(fā)光二極管I位置，使其發(fā)出的近紅外光線被檢測器5接收；具體為：旋轉(zhuǎn)圓盤7，使所需功率的發(fā)光二極管位于光軸位置；
步驟b、在樣品架6上懸掛待檢測樣品；
步驟C、通過放置濾光片4，得到特定波長下的待測樣品檢測結(jié)果；
步驟d、利用現(xiàn)有技術(shù)對檢測結(jié)果進(jìn)行分析，得出檢測結(jié)論。
[0031]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.近紅外線家用食品檢測裝置，其特征在于沿光軸方向依次設(shè)置近紅外發(fā)光二極管(I)、準(zhǔn)直物鏡（2)、聚焦透鏡（3)、濾光片（4)以及檢測器（5);近紅外發(fā)光二極管（I)發(fā)射的近紅外光線經(jīng)過準(zhǔn)直物鏡（2)準(zhǔn)直后平行出射，再經(jīng)過聚焦透鏡（3)會聚到檢測器（5)上； 所述的近紅外發(fā)光二極管（I)設(shè)置在準(zhǔn)直物鏡（2)的焦點(diǎn)位置，所述的濾光片（4)與檢測器(5)中間位置上方，設(shè)置有樣品架（6);所述的檢測器（5)設(shè)置有連接計(jì)算機(jī)的接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紅外線家用食品檢測裝置，其特征在于所述的近紅外發(fā)光二極管（I)包括一個(gè)設(shè)置在光軸上的發(fā)光二極管，所述的發(fā)光二極管的波長在 900nm~1000nm范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紅外線家用食品檢測裝置，其特征在于所述的近紅外發(fā)光二極管（I)包括多個(gè)發(fā)光二極管，等間距分布在與光軸垂直的圓盤（7)上，所述的圓盤（7) 在其所在平面轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸與光軸平行，所述的發(fā)光二極管到轉(zhuǎn)軸的距離等于光軸到轉(zhuǎn)軸的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的近紅外線家用食品檢測裝置，其特征在于所述的多個(gè)發(fā)光二極管發(fā)出的近紅外光波長不同、功率相同或波長相同、功率不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紅外線家用食品檢測裝置，其特征在于所述的濾光片（4) 的波長為 800nm、850nm、.900nm、950nm、lOOOnm、1050nm 和 IlOOnm 七種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紅外線家用食品檢測裝置，其特征在于所述的樣品架（6) 上設(shè)置有卡子和掛鉤。
7.近紅外線家用食品檢測方法，其特征在于包括以下步驟：步驟a、調(diào)整近紅外發(fā)光二極管（I)位置，使其發(fā)出的近紅外光線被檢測器（5)接收；步驟b、在樣品架（6)上懸掛待檢測樣品；步驟C、通過放置濾光片（4)，得到特定波長下的待測樣品檢測結(jié)果；步驟d、利用現(xiàn)有技術(shù)對檢測結(jié)果進(jìn)行分析，得出檢測結(jié)論。
【文檔編號】G01N21/15GK103487400SQ201310480036
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】趙春城, 趙煙橋 申請人:無錫艾科瑞思產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研究有限公司