便攜式食品藥品質(zhì)量快速檢測裝置及檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及食品藥品質(zhì)量安全檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種便攜式食品藥品質(zhì)量快 速檢測裝置及檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近幾年，假冒偽劣甚至有毒食品和藥品層出不窮，如地溝油、毒大米、毒膠囊以及 假藥品，人們越來越擔(dān)心自己每天日常必需食品和藥品存在著嚴(yán)重的質(zhì)量和安全問題。雖 然政府和食品藥品等質(zhì)量監(jiān)督部門加大了對假冒偽劣食品藥品打擊的力度，但是類似的事 件卻還是時常出現(xiàn)，對人民和社會造成了極大的心理恐慌和誠信危機(jī)。目前，我國能進(jìn)行正 規(guī)食品藥品檢測的地方，依然是一些大中城市的質(zhì)量檢疫檢驗(yàn)部門，對于一些偏遠(yuǎn)的城鎮(zhèn) 特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村，此類檢測基本沒有，而絕大多數(shù)食品和藥品的主原料卻是來源于基層 的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村，因此把好鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村食品和藥品的主原料檢測和生產(chǎn)廠家產(chǎn)品制造檢測都 十分重要?，F(xiàn)在各檢驗(yàn)檢疫部門對食品藥品質(zhì)量的檢測設(shè)備大多是體積龐大、功能單一的 設(shè)備，且采用的技術(shù)是傳統(tǒng)的理化檢驗(yàn)法、氣相或液相色譜等方法。對于理化檢驗(yàn)法，通過 往食品或藥品中添加能與摻假物品中獨(dú)有的化學(xué)成分反應(yīng)的化學(xué)檢驗(yàn)試劑，來查看食品和 藥品中是否摻入添加劑等；而氣相或液相色譜法檢測設(shè)備在使用時，需要將被測食品進(jìn)行 高溫高壓的液化或氣化，再進(jìn)行反復(fù)的分離和萃取等樣品預(yù)處理步驟，由于設(shè)備結(jié)構(gòu)和操 作步驟復(fù)雜，使得此類檢測需要配備專業(yè)人員，且檢測速度和效果不盡如人意，不適合鄉(xiāng)鎮(zhèn) 和農(nóng)村或基層部門的食品藥品質(zhì)量檢測。而且，液相和氣相色譜檢測是一種具有破壞性的 檢測方法，檢測后的樣品無法再利用，造成了一定程度上的浪費(fèi)。近年來，非接觸式無損檢 測方法也逐步應(yīng)用于食品和藥品質(zhì)量的檢測中，具有代表性的非接觸式無損檢測法有光譜 法，利用近紅外或中紅外光譜技術(shù)和化學(xué)計(jì)量統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，來對食品和藥品的品質(zhì)進(jìn)行分 類分級識別，以及進(jìn)行摻假和添加劑含量檢測，雖然可以做到非接觸無損檢測，但是由于食 品和藥品對入射光具有一定的散射，對于固體和粉末狀樣品，其散射光更加突出，勢必影響 與添加劑相關(guān)的光譜信息，雖然在后續(xù)的數(shù)據(jù)處理過程中，可以用軟件編程消除噪聲等因 素的影響，但是效果的好壞直接影響了數(shù)學(xué)模型，并最終影響了對食品檢測的準(zhǔn)確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 因此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種便攜式食品藥品質(zhì)量快速 檢測裝置及檢測方法。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明便攜式食品藥品質(zhì)量快速檢測裝置包括樣品池，還 包括激光輻射單元、超聲探測器、信號處理單元以及控制顯示單元，所述激光輻射單元發(fā)出 的光射入樣品池，所述超聲探測器的探頭與樣品池的外壁相貼，所述超聲探測器的信號輸 出端與信號處理單元的信號輸入端相連，所述信號處理單元的信號輸出端與控制顯示單元 的信號輸入接口相連。
[0005] 本發(fā)明便攜式食品藥品質(zhì)量快速檢測方法包括以下步驟：
[0006] 第一步，準(zhǔn)備好含不同添加劑濃度的測試樣品，組成測試樣本集；
[0007] 第二步，進(jìn)行硬件測試并采集樣品的數(shù)據(jù)；
[0008] 第三步，對采集到的樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并建立校正數(shù)學(xué)模型最后進(jìn)行成分 預(yù)測。
[0009] 本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明采用光聲無損檢測技術(shù)，相比于液相氣相色譜法， 可以對被測樣品直接進(jìn)行測試，而無需對樣品進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)處理操作，對測試樣品的性質(zhì) 不會產(chǎn)生不可逆的破壞性；相比于近紅外光譜法等無損檢測法，本發(fā)明能較好的克服樣品 內(nèi)部組分散射光對被測樣品透射或反射光譜測量帶來的不利影響，從而大大提高了檢測的 準(zhǔn)確度。激光二極管輪轉(zhuǎn)裝置來代替大型脈沖激光器、數(shù)據(jù)處理單元采用嵌入式系統(tǒng)和控 制顯示單元觸摸屏的使用，使得本發(fā)明在保障光源多激發(fā)波長的同時，使得裝置集成度更 高、裝置的成本大大降低。
[0010] 結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更 加清楚。
【附圖說明】
[0011] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明，其中：
[0012] 圖1為本發(fā)明的裝置原理示意圖；
[0013] 圖2(a)為本發(fā)明激光二極管輪轉(zhuǎn)裝置正面示意圖；
[0014]圖2(b)為本發(fā)明激光二極管輪轉(zhuǎn)裝置側(cè)面示意圖；
[0015] 圖3為本發(fā)明信號放大電路結(jié)構(gòu)圖；
[0016] 圖4為本發(fā)明A/D轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖5為本發(fā)明信號處理單元的原理示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖及本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明便攜式食品藥品質(zhì)量快速檢測 裝置及檢測方法作以下說明。
[0019] 實(shí)施例：一種便攜式食品藥品質(zhì)量快速檢測裝置本發(fā)明的裝置原理示意圖如圖1 所示。本發(fā)明裝置由5個部分組成，分別為激光輻射單元1、樣品池2、超聲探測器3、信號 處理單元4、控制顯示單元5。其中激光福射單元1沿光傳播方向依次由激光二極管輪轉(zhuǎn) 組件（1-1)、準(zhǔn)直透鏡1-2和聚焦透鏡1-3構(gòu)成；信號處理單元4由信號放大電路4-1、A/D 轉(zhuǎn)換電路4-2、嵌入式系統(tǒng)4-3、激光二極管驅(qū)動電路4-4和同步觸發(fā)電路4-5電氣連接構(gòu) 成。激光二極管輪轉(zhuǎn)組件1-1為一輪轉(zhuǎn)裝置，不同波長激光二極管的輪轉(zhuǎn)選取由步進(jìn)電機(jī) 1-4驅(qū)動，如圖2(a)和（b)所示，在該輪轉(zhuǎn)裝置上，按照圓形方式等間距安裝了中心波長不 同的激光二極管，個數(shù)大于2個，所有激光二極管的中心波長在700-2500nm之間。不同激 光二極管的選取由嵌入式應(yīng)用軟件4-3-4-2通知嵌入式系統(tǒng)的微處理器4-3-1，由微處理 器4-3-1經(jīng)D/A接口向激光二極管驅(qū)動電路發(fā)出"光源選擇"指令，來控制激光二極管輪轉(zhuǎn) 裝置進(jìn)行不同波長光源的選取。樣品池2采用玻璃或石英比色皿，光程長為1-100_不等， 可選曄輝儀器生產(chǎn)的石英比色皿作為測試用樣品池。超聲探測器3可選廣州多普勒儀器有 限公司生產(chǎn)的單元、多元線陣或多環(huán)超聲探測器，探測響應(yīng)頻率不低于1MHz。超聲探測器3 用于探測被測食品或藥品產(chǎn)生的超聲信號時，用醫(yī)用超聲耦合液均勻涂抹至超聲探測器3探頭上，然后將超聲探測器3探頭緊貼樣品池2的外壁。信號放大電路4-1如圖3所示，采 用AD620和0P07前后耦合連接方式的信號放大電路，對超聲探測器3捕獲的超聲信號進(jìn)行 放大，提高信噪比。如圖4所示，A/D轉(zhuǎn)換電路4-2選用美國AD(AnalogDevices)公司生 產(chǎn)的AD7705芯片，對經(jīng)過放大的信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。AD7705具有雙通道模擬輸入，16位高 精度A/D轉(zhuǎn)換器，它采用E_A過采樣轉(zhuǎn)換技術(shù)和自校準(zhǔn)技術(shù)。CMOS結(jié)構(gòu)，芯片具有極其低 的功耗，適用于寬動態(tài)范圍測量及工業(yè)控制中的低頻信號轉(zhuǎn)換等場合。數(shù)據(jù)傳輸采用三線 SPI串口輸出，在數(shù)據(jù)傳輸速率上沒有過高的要求，AD7705能夠滿足系統(tǒng)的檢測要求，并且 可以大大節(jié)省嵌入式系統(tǒng)的I/O接口，簡化系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。
[0020] 嵌入式系統(tǒng)4-3的原理示意圖如圖5所示，其硬件平臺可以選用深圳恒天智信科 技有限公司開發(fā)的GT2440嵌入式系統(tǒng)開發(fā)板。其中，微處理器4-3-1采用Samsung公司生 產(chǎn)的ARM9系列S3C2440A微處理器，該微處理器是基于ARM920T內(nèi)核的16/32位嵌入式微 處理器，主頻400MHz，最高可達(dá)533MHz的運(yùn)行頻率，帶有MMU功能，可以支持WindowsCE和 Linux操作系統(tǒng)。該微處理器適于高性價比、低功耗的應(yīng)用。存儲器4-3-2包括FLASH存儲 和SDRAM內(nèi)存，其中，F(xiàn)LASH存儲為板載256M的K9F2G08U0C-SCB0芯片（Nand Flash)，掉電 非易失，板載2M的EN29LV160AB-70TIP芯片（Nor Flash)，掉電非易失，并且安裝好BIOS。 SDRAM內(nèi)存為板載2片32M的H57V2562GTR芯片（共64M)、32位數(shù)據(jù)總線。接口電路4-3-3 : 3個串行口，1個10M以太網(wǎng)RJ-45接口（采用CS8900網(wǎng)絡(luò)芯片），1個USB Host，l個SD 卡存儲接口，1個標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口、1個USB接口（Slave B型）、1路麥克風(fēng)接口，1路音頻輸 出接口，4個用戶按鍵，4個USER Leds燈，1個用于AD模數(shù)轉(zhuǎn)換可調(diào)電阻，1個蜂嗚器，1個 20針的攝像頭接口，1個I2C總線（AT24C08芯片），12V的電源接口，帶電源開關(guān)和指示燈。 另外還有擴(kuò)展接口 ： 1個44針的系統(tǒng)總線接口，1個34針的GPI0接口。軟件4-3-4包括嵌 入式操作系統(tǒng)4-3-4-1和嵌入式應(yīng)用軟件4-3-4-2。其中，嵌入式操作系統(tǒng)4-3-4-1可選 Linux系統(tǒng)，主要由Boot Loader、內(nèi)核和根文件系統(tǒng)構(gòu)成。嵌入式應(yīng)用軟件4-3-4-2可選 QT開發(fā)軟件。激光二極管驅(qū)動電路4-4采用微處理器4-3-1通過接口電路控制D/A轉(zhuǎn)換電 路產(chǎn)生一個寬度、頻率均可精確調(diào)節(jié)的梯形電壓波來驅(qū)動大功率模塊，輸出穩(wěn)定的電流脈 沖?？刂骑@示單元5為帶觸摸功能的LCD顯示屏，可選嵌入式硬件平臺自帶的LCD顯示屏。 GT2440嵌入式系統(tǒng)開發(fā)板上集成4線電阻式觸摸屏接口，配置勝華的3. 5英寸TFT真彩液