專利名稱：谷物、油料分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及谷物分析儀，特別涉及具有可插入待測谷物或油料內(nèi)部的測量測量探頭的谷物、油料分析儀。
背景技術(shù)：
大豆、菜籽、小麥、玉米等大宗谷物、油料商品在收購和儲運環(huán)節(jié)迫切需要品質(zhì)參數(shù)快速檢測技術(shù)。近紅外光譜分析方法因其快速、準確、高效的特性，可滿足谷物、油料分析要求。目前，在糧食近紅外檢測技術(shù)研究和應(yīng)用上，一般都采用實驗室型近紅外分析儀開展工作，例如丹麥FOSS公司生產(chǎn)的hfratecl241型分析儀、瑞典Perten公司生產(chǎn)的 DA7200型分析儀、美國PE公司生產(chǎn)的SPECTRUM ONE NTS傅里葉變換近紅外分析儀和德國 Bruker生產(chǎn)的MPA傅里葉變換近紅外分析儀均是實驗室儀器，體積大重量大，不能滿足現(xiàn)場快速檢測需要。對于散裝散運的大宗谷物油料產(chǎn)品而言，現(xiàn)場檢測要求深入樣品內(nèi)部進行檢測，甚至需要透過包裝進行樣品內(nèi)部檢測?，F(xiàn)在雖出現(xiàn)了幾種便攜式或手持式的近紅外光譜分析儀，但均不適于谷物油料產(chǎn)品現(xiàn)場檢測要求，如公開號為CN201788147U的中國專利提出了一種光透射型光纖測量探頭式土壤養(yǎng)分測試儀，該型儀器只適合于液體檢測，不能滿足固體檢測要求。申請?zhí)枮?CN200720093240. 6的中國專利公開了用于檢測乙醇汽油成分的乙醇汽油光纖光電分析儀， 該探頭用于檢測液體成分，不適合檢測農(nóng)產(chǎn)品檢測；公開號為CN101799401A的中國專利提出一種用于水果內(nèi)部品質(zhì)無損檢測的手持式近紅外測量探頭及探測方法，該裝置雖然適合于水果等固體檢測，但不能插入到被測物內(nèi)部進行檢測。公開號為CN101055M5A的中國專利公開了一種便攜式大豆分析儀，具體是將傳統(tǒng)取樣后的大豆裝入便攜式分析儀進行檢測，不能滿足現(xiàn)場不需取樣而檢測的要求。公開號為CN1284164A的中國專利公開了一種谷物質(zhì)量檢測儀，具體是安裝在收割機上便于谷物收割時在線檢測設(shè)備，該設(shè)備雖可實時檢測但不能滿足散裝散運糧食檢測需求。公開號為CN101387605A的中國專利公開了一種光纖式農(nóng)田土壤有機質(zhì)含量快速檢測儀，具體是一種可插入土壤的進行檢測的分析儀，該分析儀具有錐形光纖探頭，但是該探頭采用Y型光纖進行檢測，光斑小，只適合點式檢測，因而檢測代表性差，不能消除樣品不均勻產(chǎn)生的測量誤差。

實用新型內(nèi)容為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)方案中的不足，本實用新型提供一種可內(nèi)部測量的谷物、 油料分析儀。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的谷物、油料分析儀，所述分析儀包括光源、光譜儀以及分析單元，進一步包括至少一個測量探頭，所述至少一個測量探頭包括尖頭部和基體部，所述至少一個測量探頭用于插入待測谷物或油料中；[0009]至少一根出射光纖，所述至少一根出射光纖的一端連接所述光源，另一端設(shè)置在所述至少一個測量探頭上；至少一根入射光纖，所述至少一根入射光纖的一端連接所述光譜儀，另一端設(shè)置在所述至少一個測量探頭上，用于接收從所述至少一根出射光纖出射的光經(jīng)所述待測谷物或油料后的反射光，并傳輸?shù)剿龉庾V儀。根據(jù)上述的谷物、油料分析儀，可選地，所述谷物分析儀進一步包括凹槽，所述凹槽設(shè)置在所述基體部上，用于在插入時容納待測谷物或油料，所述至少一根出射光纖的出射光射入所述凹槽內(nèi)的待測谷物或油料，所述出射光在待測谷物或油料上的反射光被所述至少一根入射光纖接收。根據(jù)上述的谷物、油料分析儀，可選地，所述至少一根出射光纖的出光端和/或至少一根入射光纖的入光端在所述至少一個測量探頭上圍成一圈。根據(jù)上述的谷物、油料分析儀，可選地，所述至少一根出射光纖和/或至少一根入射光纖的一端設(shè)置在所述基本部上。根據(jù)上述的谷物、油料分析儀，可選地，所述基體部包括至少兩個套管，所述至少
兩個套管套疊在一起。根據(jù)上述的谷物、油料分析儀，優(yōu)選地，所述分析儀進一步包括光路切換裝置，所述光路切換裝置用于使所述光源發(fā)出的光和至少一根入射光纖選擇性地連接所述光譜儀。根據(jù)上述的谷物、油料分析儀，優(yōu)選地，所述光路切換裝置包括轉(zhuǎn)子、定子；所述定子上設(shè)有與所述光譜儀連接的第三光纖接口，所述轉(zhuǎn)子上設(shè)有當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時分別與所述第三光纖接口對應(yīng)的第一光纖接口和第二光纖接口，所述第一光纖接口連接所述至少一根入射光纖，所述第二光纖接口分別連接所述光源以及至少一根出射光纖。根據(jù)上述的谷物、油料分析儀，可選地，所述分析儀進一步包括儲能模塊(如電池)，用于給所述光源、光譜儀、光路切換裝置、分析和控制單元供電，從而實現(xiàn)便攜的功能。根據(jù)上述的谷物、油料分析儀，可選地，所述待測谷物、油料為大豆、菜籽、玉米、小
麥、綠豆、芝麻中任一種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有的有益效果為1、配備電池后，可用于現(xiàn)場檢測。分析結(jié)果快速準確，可為谷物油料收購儲運按質(zhì)論價提供及時依據(jù)。2、剛性的至少一個測量探頭可深入樣品內(nèi)部并可穿透包裝深入樣品內(nèi)部進行檢測，可進行多點檢測，測量的代表性好。3、光纖測量探頭可從便攜儀拆卸，便于更換不同測量探頭，滿足不同種類樣品分析需求。4、發(fā)光光纖束和收光光纖束形成多圈，保證采集信號的代表性，從而提高分析結(jié)果準確性。5、分析儀可改裝成在線自動分析設(shè)備，利用機械傳動手夾持探頭自動檢測，滿足收購倉儲現(xiàn)場在線自動檢測需求，進一步減輕工作人員勞動強度。

參照附圖，本實用新型的公開內(nèi)容將變得更易理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是這些附圖僅僅用于舉例說明本實用新型的技術(shù)方案，而并非意在對本實用新型的保護范圍構(gòu)成限制。圖中圖1是本實用新型實施例1中谷物、油料分析儀的基本結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型實施例1中光路切換裝置中轉(zhuǎn)子的基本結(jié)構(gòu)圖；圖3是本實用新型實施例1中光路切換裝置中定子的基本結(jié)構(gòu)圖；圖4是本實用新型實施例1中至少一個測量探頭的基本結(jié)構(gòu)圖；圖5是本實用新型實施例1中工作方法的流程圖；圖6是本實用新型實施例2中測量探頭的基本結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
圖1-6和以下說明描述了本實用新型的可選實施方式以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實施和再現(xiàn)本實用新型。為了教導(dǎo)本實用新型技術(shù)方案，已簡化或省略了一些常規(guī)方面。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解源自這些實施方式的變型或替換將在本實用新型的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解下述特征能夠以各種方式組合以形成本實用新型的多個變型。由此， 本實用新型并不局限于下述可選實施方式，而僅由權(quán)利要求和它們的等同物限定。實施例1 圖1示意性地給出了本實用新型實施例的谷物、油料分析儀的基本結(jié)構(gòu)圖。如圖 1所示，所述分析儀包括主機，所述主機包括光源1、光路切換裝置、光譜儀4、分析和控制單元5。通過所述光路切換裝置的光路切換來完成光路參比和測量工作，具體如下圖2、3示意性地給出了光路切換裝置的基本結(jié)構(gòu)圖，如圖2、3所示，所述光路切換裝置包括共軸的轉(zhuǎn)子22和定子21，所述轉(zhuǎn)子22由步進電機沈驅(qū)動。所述轉(zhuǎn)子22上等半徑處設(shè)置有第一光纖接口 222和第二光纖接口 221，分別連接至少一根出射光纖和至少一根入射光纖，所述第一光纖接口 222還通過光纖與所述光源1連接；所述定子21上設(shè)有第三光纖接口 211，該接口 211通過光纖與光譜儀4連接。通過轉(zhuǎn)子22的轉(zhuǎn)動，使所述第一光纖接口 222和第二光纖接口 221選擇性地與所述第三光纖接口 211對應(yīng)，也即使所述分析儀處于參比和測量狀態(tài)?？蛇x地，在所述轉(zhuǎn)子22以及定子21上設(shè)有定位結(jié)構(gòu)，以便于所述第一光纖接口 222和第二光纖接口 221選擇性地與所述第三光纖接口 211很好的對應(yīng)，如在定子21上設(shè)置第一光耦212(或微型射頻信號模塊或其它模塊)，在轉(zhuǎn)子上設(shè)置第二光耦2M和第三光耦225，所述第一到第三光耦到所述轉(zhuǎn)軸223的半徑相同。圖4示意性地給出了本實用新型的至少一個測量探頭的基本結(jié)構(gòu)圖，如圖4所示， 所述至少一個測量探頭包括尖頭部32和基體部31，所述尖頭部32用于插入到待測谷物或油料中，可采用圓錐形、棱柱形等形狀，采用耐磨材料?；w部31可采用中空結(jié)構(gòu)?？蛇x地，為了適應(yīng)不同的插入深度的要求，所述基體部由至少兩個套管組成，所述至少兩個套管套疊在一起，當(dāng)所述至少兩個套管伸縮時可改變所述至少一個測量探頭的長度，以便測量不同深度的待測谷物或油料。所述基體部的一端設(shè)置有手柄，便于操作人員握持。至少一根出射光纖33、34、37、38，所述至少一根光纖的一端連接所述光源1，另一端穿過所述基體部31的內(nèi)部并設(shè)置在基體部31上。從所述至少一根出射光纖出射的測量光射入待測谷物或油料中。優(yōu)選地，所述至少一根出射光纖33、34、37、38的出光端在所述基體部31上圍成兩圈。當(dāng)然也可以設(shè)置一圈或多圈。至少一根入射光纖35、36，所述至少一根入射光纖一端通過所述光路切換裝置連接所述光譜儀4，另一端穿過所述基體部31的內(nèi)部并設(shè)置在基體部31上，用于接收所述至少一根出射光纖33、34、37、38出射的測量光在所述待測谷物或油料中的反射光。優(yōu)選地，所述至少一根入射光纖35、36的收光端在所述基體部31上圍成一圈。當(dāng)然也可以設(shè)置兩圈或多圈?？蛇x地，所述至少一根出射光纖和至少一根入射光纖捆扎成光纖束39連接所述光路切換裝置。圖5示意性地給出了本實用新型實施例的分析儀的工作方法的流程圖。如圖5所示，所述工作方法包括以下步驟(Al)將至少一個測量探頭插入待測谷物或油料中(尖頭部穿透包裝)，插入深度根據(jù)檢測的需要而定；可選地，通過拉伸或壓縮至少一個測量探頭上的套疊在一起的至少兩個套管，從而使至少一個測量探頭的長度滿足所述設(shè)定的插入深度；(A2)光源發(fā)出的測量光通過設(shè)置在所述至少一個測量探頭上的至少一根出射光纖而射入所述待測谷物或油料中，所述測量光經(jīng)所述待測谷物或油料的反射光被設(shè)置在所述至少一個測量探頭上的至少一根入射光纖接收，通過光路切換裝置的切換，使得所述至少一根入射光纖接收的光通過所述切換裝置傳輸?shù)焦庾V儀，經(jīng)過分光后，探測器將接收到的光信號(對應(yīng)于樣品光譜)轉(zhuǎn)換為測量電信號，并傳送到分析單元；通過所述光路切換裝置的切換，分析儀處于參比狀態(tài)，光源發(fā)出的光通過光纖以及切換裝置而傳輸?shù)剿龉庾V儀，經(jīng)過分光后，探測器將接收到的光信號(對應(yīng)于參比光譜)轉(zhuǎn)換為參比電信號，并傳送到分析單元；(A3)分析單元基于光譜分析原理處于傳送來的所述測量電信號和參比電信號，從而獲知所述待測谷物或油料的參數(shù)。根據(jù)本實用新型實施例達到的益處在于為分析儀提供了可深入到待測谷物或油料內(nèi)部的至少一個測量探頭，而且該至少一個測量探頭可被設(shè)計為長度可伸縮，以滿足不同的測量點(包括不同深度)以及便攜的要求，真實反映待測谷物或油料的參數(shù)，能有效地檢測出谷物、油料表里不一的情況。在采用電池等儲能模塊供電后，實現(xiàn)便攜式測量的功能。實施例2圖6示意性地給出了本實用新型實施例的便攜式谷物、油料分析儀的基本結(jié)構(gòu)圖。如圖6所示，所述分析儀與實施例1不同之處在于1、基體部31設(shè)有凹槽30，便于容納待測谷物或油料。2、至少一根出射光纖的出光端和至少一根入射光纖的入射端對著凹槽內(nèi)的待測谷物或油料。本實用新型實施例的分析儀的工作方法，所述工作方法與實施例1不同之處在于在步驟(Al)中，在至少一個測量探頭插入待測谷物或油料的過程中，凹槽朝下； 當(dāng)插入設(shè)定深度后，旋轉(zhuǎn)所述至少一個測量探頭，從而使設(shè)定深度處的待測谷物或油料進入所述凹槽。在測量結(jié)束后，所述凹槽朝上，抽出所述至少一個測量探頭，從而取樣設(shè)定深度的待測谷物或油料。根據(jù)本實用新型實施例達到的益處在于在可測量設(shè)定深度的待測谷物的基礎(chǔ)上設(shè)計了凹槽，在內(nèi)部測量的同時添加了取樣功能。實施例3 根據(jù)本實用新型實施例1的分析儀和工作方法在菜籽收購中的應(yīng)用例。光源采用寬波段超輻射SLED，測量波段為lOOO-lSOOnm，光譜儀采用聚光科技(杭州)股份有限公司研制的SupNIR-1520型光譜儀，采用兩根套管，伸縮范圍為1-1. 5米。采用400根出射光纖以及200根入射光纖，所述出射光纖的出光端設(shè)置在基體部上并圍成一圈，所述入射光纖的入光端設(shè)置在基體部上并圍成兩圈。實施例4 根據(jù)本實用新型實施例2的分析儀和工作方法在小麥收購的應(yīng)用例。采用2 個測量探頭，所述兩個測量探頭通過光纖與主機相連。光源采用溴鎢燈，測量波段為 1000-2500nm，光譜儀采用聚光科技(杭州)股份有限公司研制的SupNIR-1550型光譜儀， 采用兩根套管，伸縮范圍為1-1. 5米。采用300根出射光纖以及200根入射光纖，所述出射光纖的出光端以及入射光纖的入光端設(shè)置在基體部上，并各自圍成半圈，對著凹槽內(nèi)的待測小麥。實施例5 根據(jù)本實用新型實施例2的分析儀和工作方法在玉米收購的應(yīng)用例。光源采用溴鎢燈，測量波段為1000-2500nm，光譜儀采用聚光科技(杭州)股份有限公司研制的 SupNIR-1550型光譜儀，采用多根對接套管，伸縮范圍為1_7米。將對接套管接到探頭上，可采集糧倉中不同深度樣品的信息。采用300根出射光纖以及200根入射光纖，所述出射光纖的出光端以及入射光纖的入光端設(shè)置在基體部上，所述入射光纖的入光端設(shè)置在基體部上并圍成兩圈。實施例6 根據(jù)本實用新型實施例1的分析儀和工作方法在稻谷收購中的應(yīng)用例。配備有電池或其它儲能模塊，用于給分析儀供電。光源采用寬波段超輻射SLED，測量波段為 lOOO-lSOOnm，光譜儀采用聚光科技(杭州)股份有限公司研制的SupNIR-1520型光譜儀， 采用多個探頭，伸縮范圍為1-1. 5米，分別插入運糧車不同部位的稻谷中。每一個探頭采用 200根出射光纖以及100根入射光纖，所述出射光纖的出光端設(shè)置在基體部上并圍成一圈， 所述入射光纖的入光端設(shè)置在基體部上并圍成兩圈。多個探頭的出射光纖組成一股光纖束接收從光源發(fā)出的光，多個探頭的入射光纖匯聚成一股光纖束將檢測光信號傳送到分析主機光譜儀，實現(xiàn)多個檢測點同時測量，獲得檢測平均結(jié)果。[0071]實施例7:根據(jù)本實用新型實施例1的分析儀和工作方法在小麥收購中的應(yīng)用例。谷物分析儀可改裝成在線自動分析設(shè)備通過機械傳動手夾持分析探頭，自動將探頭插入運糧車的小麥中，并根據(jù)設(shè)定分別測定不同部位的小麥；或者通過機械傳動手夾持多個分析探頭，自動將探頭插入運糧車的小麥中，實現(xiàn)多個檢測點同時測量，獲得檢測平均結(jié)果。
權(quán)利要求1.谷物、油料分析儀，所述分析儀包括光源、光譜儀以及分析單元，其特征在于所述分析儀進一步包括至少一個測量探頭，所述至少一個測量探頭包括尖頭部和基體部，所述至少一個測量探頭用于插入待測谷物或油料中；至少一根出射光纖，所述至少一根出射光纖的一端連接所述光源，另一端設(shè)置在所述至少一個測量探頭上；至少一根入射光纖，所述至少一根入射光纖的一端連接所述光譜儀，另一端設(shè)置在所述至少一個測量探頭上，用于接收從所述至少一根出射光纖出射的光經(jīng)所述待測谷物或油料后的反射光，并傳輸?shù)剿龉庾V儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析儀，其特征在于所述分析儀進一步包括凹槽，所述凹槽設(shè)置在所述基體部上，用于在插入時容納待測谷物或油料，所述至少一根出射光纖的出射光射入所述凹槽內(nèi)的待測谷物或油料，所述出射光在待測谷物或油料上的反射光被所述至少一根入射光纖接收。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析儀，其特征在于所述至少一根出射光纖的出光端和/ 或至少一根入射光纖的入光端在所述至少一個測量探頭上圍成一圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分析儀，其特征在于所述至少一根出射光纖和/或至少一根入射光纖的一端穿過并設(shè)置在所述基本部上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析儀，其特征在于所述基體部包括至少兩個套管，所述至少兩個套管套疊在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析儀，其特征在于所述谷物分析儀進一步包括光路切換裝置，所述光路切換裝置用于使所述光源發(fā)出的光和至少一根入射光纖選擇性地連接所述光譜儀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分析儀，其特征在于所述光路切換裝置包括轉(zhuǎn)子、定子；所述定子上設(shè)有與所述光譜儀連接的第三光纖接口，所述轉(zhuǎn)子上設(shè)有當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時分別與所述第三光纖接口對應(yīng)的第一光纖接口和第二光纖接口，所述第一光纖接口連接所述至少一根入射光纖，所述第二光纖接口分別連接所述光源以及至少一根出射光纖。
專利摘要本實用新型提供了便攜式谷物分析儀，所述谷物分析儀包括光源、探測器以及分析單元，還進一步包括測量探頭，所述測量探頭包括尖頭部和基體部，所述測量探頭用于插入谷物中；至少一根出射光纖，所述至少一根出射光纖的一端連接所述光源，另一端設(shè)置在所述測量探頭上；至少一根入射光纖，所述至少一根入射光纖的一端連接所述探測器，另一端設(shè)置在所述測量探頭上，用于接收從所述至少一根出射光纖出射的光經(jīng)所述谷物后的反射光，并傳輸?shù)剿鎏綔y器。本實用新型具有可測量谷物內(nèi)部、實施方便、自動化程度高等優(yōu)點。
文檔編號G01N21/55GK202216905SQ201120294879
公開日2012年5月9日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
發(fā)明者葉華俊, 周新奇, 張學(xué)鋒, 楊偉偉 申請人:北京聚光世達科技有限公司, 聚光科技(杭州)股份有限公司