一種便攜式葡萄糖度近紅外檢測(cè)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種便攜式葡萄糖度近紅外檢測(cè)裝置，涉及農(nóng)產(chǎn)品無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)是：在外殼的正面右上角開(kāi)設(shè)圓孔安裝近紅外采樣模塊，在近紅外采樣模塊下方設(shè)置有LED燈開(kāi)關(guān)、電源按鍵和start按鍵，在外殼的正面靠左鑲嵌觸摸顯示屏，在外殼的內(nèi)部設(shè)置有Arm架構(gòu)的嵌入式主板和供電電池；觸摸顯示屏、LED燈開(kāi)關(guān)、電源按鍵、start按鍵、供電電池和近紅外采樣模塊的近紅外光源和檢測(cè)器分別與Arm架構(gòu)的嵌入式主板電氣連接。本實(shí)用新型利用近紅外光譜技術(shù)，能夠完成葡萄糖度的快速無(wú)損檢測(cè)；運(yùn)用橡膠柔軟貼合的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的光譜采集端口采集的光譜信息質(zhì)量好，信噪比高；裝置體積小易攜帶，適用場(chǎng)景多，適用于葡萄糖度的檢測(cè)。
【專利說(shuō)明】
一種便攜式葡萄糖度近紅外檢測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及農(nóng)產(chǎn)品無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種便攜式葡萄糖度近紅外檢測(cè)
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]光譜檢測(cè)技術(shù)在無(wú)損檢測(cè)的領(lǐng)域中已經(jīng)被普遍使用；在果蔬的檢測(cè)方面，也運(yùn)用較多。我國(guó)葡萄的栽培面積和產(chǎn)量都位居世界前列，它也成為世界上種植最普遍的果樹(shù)之列的一員。由于其具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，現(xiàn)已遍及全球的溫帶和亞熱帶地區(qū)【晁無(wú)疾.調(diào)整提高轉(zhuǎn)型升級(jí)促進(jìn)我國(guó)葡萄產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展[J].中國(guó)果菜，2015,09:12-14.】。雖然我國(guó)新鮮葡萄的產(chǎn)量占據(jù)世界首位，但是葡萄采摘之后商品化加工處理技術(shù)落后，分選分級(jí)率低，深加工、商品化效益低，葡萄商品化加工處理的比率僅為10-20%左右。葡萄的儲(chǔ)藏保鮮量?jī)H僅占總產(chǎn)量的7-10%，且有采摘后處理不當(dāng)，每年造成的損失為15-20%，導(dǎo)致我國(guó)葡萄產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力較差而出口量小。至今，幾乎所有葡萄的商品化加工處理工作主要是由人工完成的。這樣不僅帶來(lái)效率低下的問(wèn)題，并且難以達(dá)到一個(gè)客觀而標(biāo)準(zhǔn)化分級(jí)要求，更無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需要。雖然光譜技術(shù)在果蔬的內(nèi)部品質(zhì)的研究中取得了一定的成果，但是運(yùn)用在葡萄上的實(shí)例還不多。
[0003]葡萄的果粒色澤、果實(shí)風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成分的構(gòu)成與其糖度和各種糖組分構(gòu)成有很大關(guān)系。在國(guó)內(nèi)葡萄糖度的研究并不是很多。多見(jiàn)于其他果蔬的無(wú)損檢測(cè)，如:2006年，劉燕德【劉燕德.水果糖度和酸度的近紅外光譜無(wú)損檢測(cè)研究[D].浙江大學(xué)，2006.】等人進(jìn)行了水果糖度和酸度近紅外檢測(cè)的研究。實(shí)驗(yàn)找到了水果光譜出現(xiàn)的五個(gè)主要吸收峰位置，運(yùn)用F檢驗(yàn)、Coko距離、光譜特征峰異常值、光譜偏最小二乘分解等建立了合理的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)義斌等【應(yīng)義斌，劉燕德，傅霞萍.基于小波變換的水果糖度近紅外光譜檢測(cè)研究[J].光譜學(xué)與光譜分析，2006，01:63-66.】進(jìn)行了水果糖度檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)研究，并通過(guò)對(duì)測(cè)得的水果糖度數(shù)據(jù)進(jìn)行逐步線性回歸(SMLR)處理，對(duì)已建的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行校正，提高精確度;還通過(guò)降噪處理手段提高實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)的精確性，減小誤差提高模型準(zhǔn)確性。
[0004]目前生產(chǎn)實(shí)踐上運(yùn)用的檢測(cè)糖度的便攜式設(shè)備是運(yùn)用折光原理，檢測(cè)時(shí)需要將待檢測(cè)的樣品榨汁或者溶解然后再通過(guò)計(jì)算折光度再來(lái)?yè)Q算成想要測(cè)量的糖度值，測(cè)量過(guò)程操作繁瑣費(fèi)時(shí)費(fèi)力，檢測(cè)場(chǎng)地有限制，運(yùn)用難以推廣。目前還沒(méi)有能夠進(jìn)行葡萄糖度快速無(wú)損檢測(cè)的便攜式裝置。經(jīng)檢索，目前國(guó)內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)的葡萄糖度便攜式近紅外檢測(cè)裝置和方法應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，提供一種便攜式葡萄糖度近紅外檢測(cè)裝置
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]—、基于嵌入式系統(tǒng)的葡萄糖度便攜式近紅外檢測(cè)裝置(簡(jiǎn)稱裝置)
[0008]本裝置包括工作對(duì)象是葡萄，設(shè)置有外殼、Arm架構(gòu)的嵌入式主板、觸摸顯示屏、LED燈開(kāi)關(guān)、電源按鍵、s tart按鍵、供電電池和近紅外采樣模塊；
[0009]其位置和連接關(guān)系是:
[0010]在外殼的正面右上角開(kāi)設(shè)圓孔安裝近紅外采樣模塊，在近紅外采樣模塊下方設(shè)置有LED燈開(kāi)關(guān)、電源按鍵和start按鍵，在外殼的正面靠左鑲嵌觸摸顯不屏，在外殼的內(nèi)部設(shè)置有Arm架構(gòu)的嵌入式主板和供電電池；
[0011]觸摸顯示屏、LED燈開(kāi)關(guān)、電源按鍵、start按鍵、供電電池和近紅外采樣模塊8的近紅外光源和檢測(cè)器分別與Arm架構(gòu)的嵌入式主板電氣連接。
[0012]二、使用方法(簡(jiǎn)稱方法)
[0013]本方法包括下列步驟:
[0014]①將待檢測(cè)的葡萄放到近紅外采樣模塊的檢測(cè)口上；
[0015]②打開(kāi)LED燈開(kāi)關(guān)，采集近紅外光譜信息；
[0016]③對(duì)采集得到的光譜進(jìn)行處理；
[0017]④在屏幕上顯示對(duì)應(yīng)的糖度值。
[0018]本實(shí)用新型具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0019]①利用近紅外光譜技術(shù)，能夠完成葡萄糖度的快速無(wú)損檢測(cè)；
[0020]②運(yùn)用橡膠柔軟貼合的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的光譜采集端口采集的光譜信息質(zhì)量好，信噪比尚;
[0021 ]③裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，成本低，能夠讓光譜技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用；
[0022]④裝置體積小易攜帶，適用場(chǎng)景多，容易的推廣。
[0023]適用于葡萄糖度的檢測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(主視)；
[0025]圖2是本裝置的結(jié)構(gòu)方框圖；
[0026]圖3是近紅外采樣模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中:
[0028]0—葡萄；
[0029]I 一外殼；
[0030]2一Arm架構(gòu)的嵌入式主板；
[0031 ] ARM:Acorn RISC Machine，是Acorn有限公司面向低預(yù)算市場(chǎng)設(shè)計(jì)的第一款RISC微處理器，ARM處理器本身是32位設(shè)計(jì)，但也配備16位指令集，一般來(lái)講比等價(jià)32位代碼節(jié)省達(dá)35%，卻能保留32位系統(tǒng)的所有優(yōu)勢(shì)。
[0032]3—觸摸顯示屏；
[0033]4—LED 燈開(kāi)關(guān)；
[0034]5—電源按鍵；
[0035]6一start 按鍵；
[0036]7一供電電池；
[0037]8—近紅外采樣模塊；
[0038]8.1一遮光盒;8.2—軟質(zhì)橡膠密封圈；8.3—近紅外光源；
[0039]8.4—檢測(cè)器;8.5—A/D轉(zhuǎn)換。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖和實(shí)例詳細(xì)說(shuō)明:
[0041]—、裝置
[0042]1、總體
[0043]如圖1、圖2，本裝置包括工作對(duì)象一一葡萄0，設(shè)置有外殼l、Arm架構(gòu)的嵌入式主板2、觸摸顯示屏3、LED燈開(kāi)關(guān)4、電源按鍵5、start按鍵6、供電電池7和近紅外采樣模塊8;
[0044]其位置和連接關(guān)系是:
[0045]在外殼I的正面右上角開(kāi)設(shè)圓孔安裝近紅外采樣模塊8，在近紅外采樣模塊8下方設(shè)置有LED燈開(kāi)關(guān)4、電源按鍵5和start按鍵6，在外殼I的正面靠左鑲嵌觸摸顯示屏3，在外殼I的內(nèi)部設(shè)置有Arm架構(gòu)的嵌入式主板2和供電電池7 ；
[0046]觸摸顯示屏3、LED燈開(kāi)關(guān)4、電源按鍵5、start按鍵6、供電電池7和近紅外采樣模塊8的近紅外光源8.3和檢測(cè)器8.4分別與Arm架構(gòu)的嵌入式主板2電氣連接。
[0047]2、功能部件
[0048]I)外殼 I
[0049]外殼I是本裝置的支撐體，塑料材質(zhì)，整體大小為長(zhǎng)X寬=11cm X 20cmo
[0050]設(shè)計(jì)的的開(kāi)口有顯示器開(kāi)口、按鍵開(kāi)口、開(kāi)關(guān)開(kāi)口、檢測(cè)模塊開(kāi)口和其他接口開(kāi)口(usb充電，網(wǎng)絡(luò)接口等)。
[0051 ] 2)Arm架構(gòu)的嵌入式主板2
[0052]是一種通用外購(gòu)件，選用迅為iT0P4412。
[0053]3)觸摸顯示屏3
[0054]一種通用外購(gòu)件，是一個(gè)具有RGB-1XD接口的7寸觸控顯示屏。
[0055]4) LED 燈開(kāi)關(guān) 4
[0056]—種兩撥開(kāi)關(guān)，用來(lái)控制近紅外LED光源燈的開(kāi)關(guān)。
[0057]5)電源按鍵5
[0058]一個(gè)脈沖式開(kāi)關(guān)按鍵，用來(lái)控制裝置的開(kāi)關(guān)機(jī)和待機(jī)的電源鍵。
[0059]6)start 按鍵 6
[0060]一個(gè)脈沖式開(kāi)關(guān)按鍵，設(shè)置了一個(gè)觸發(fā)程序，可以快速設(shè)置參數(shù)，實(shí)現(xiàn)一鍵檢測(cè)功會(huì)K。
[0061 ] 7)供電電池7
[0062]一個(gè)通用外購(gòu)件，特點(diǎn)是薄片狀的鋰電池，容量在2000mA.h以上。
[0063]8)近紅外采樣模塊8
[0064]如圖3，近紅外采樣模塊8由遮光盒8.1、軟質(zhì)橡膠密封圈8.2、近紅外光源8.3、檢測(cè)器8.4和A/D轉(zhuǎn)換8.5組成；
[0065]其連接關(guān)系是:
[0066]如圖3，遮光盒8.1用鉸鏈和外殼I連接，可翻轉(zhuǎn)；
[0067]在軟質(zhì)橡膠密封圈8.2上鑲嵌有近紅外光源8.3和檢測(cè)器8.4;
[0068]檢測(cè)器8.4、A/D轉(zhuǎn)換8.5和Arm架構(gòu)的嵌入式主板2依次連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換和通訊。
[0069](I)遮光盒8.1
[0070]內(nèi)部為黑色的塑料方盒，大小為:長(zhǎng)X寬X高=4X 4 X 3cm;與外殼I通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈連接;用于對(duì)檢測(cè)要求苛刻的情況下進(jìn)行遮光。
[0071](2)軟質(zhì)橡膠密封圈8.2
[0072]呈半球形結(jié)構(gòu)；
[0073]用于貼服葡萄O的外表面，阻止環(huán)境光的干擾，起到密封作用。
[0074](3)近紅外光源8.3
[0075]選用近紅外分光LED，波長(zhǎng):900-2700nm。
[0076](4)檢測(cè)器8.4
[0077]是一種光譜收集裝置，主要部件是InGaAs/InAs光電二極管，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
[0078](5從/1)轉(zhuǎn)換8.5
[0079]是一種普通的數(shù)模轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。
[0080]二、檢測(cè)結(jié)果
[0081]本實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)樣品為新疆紅提葡萄，共計(jì)60顆，均采購(gòu)于華中農(nóng)業(yè)大學(xué)中百超市，通過(guò)上述的便攜式葡萄糖度近紅外檢測(cè)裝置及其方法進(jìn)行預(yù)測(cè)，交叉驗(yàn)證均方差僅有0.00596ο
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種便攜式葡萄糖度近紅外檢測(cè)裝置，包括工作對(duì)象是葡萄(O); 其特征在于: 設(shè)置有外殼(l)、Arm架構(gòu)的嵌入式主板(2)、觸摸顯示屏(3)、LED燈開(kāi)關(guān)(4)、電源按鍵(5 )、start按鍵(6 )、供電電池(7 )和近紅外采樣模塊(8 ); 其位置和連接關(guān)系是: 在外殼(I)的正面右上角開(kāi)設(shè)圓孔安裝近紅外采樣模塊(8)，在近紅外采樣模塊(8)下方設(shè)置有LED燈開(kāi)關(guān)(4)、電源按鍵(5)和start按鍵(6)，在外殼(I)的正面靠左鑲嵌觸摸顯不屏(3)，在外殼(I)的內(nèi)部設(shè)置有Arm架構(gòu)的嵌入式主板(2)和供電電池(7); 觸摸顯示屏(3 )、LED燈開(kāi)關(guān)(4 )、電源按鍵(5 )、s tar t按鍵(6 )、供電電池(7 )和近紅外采樣模塊(8)的近紅外光源(8.3)和檢測(cè)器(8.4)分別與Arm架構(gòu)的嵌入式主板(2)電氣連接。2.按權(quán)利要求1所述的一種便攜式葡萄糖度近紅外檢測(cè)裝置，其特征在于: 所述的Arm架構(gòu)的嵌入式主板(2)選用迅為iT0P4412。3.按權(quán)利要求1所述的一種便攜式葡萄糖度近紅外檢測(cè)裝置，其特征在于: 所述的近紅外采樣模塊(8)由遮光盒(8.1)、軟質(zhì)橡膠密封圈(8.2)、近紅外光源(8.3)、檢測(cè)器(8.4)和A/D轉(zhuǎn)換(8.5)組成； 遮光盒(8.1)用鉸鏈和外殼(I)連接； 在軟質(zhì)橡膠密封圈(8.2)上鑲嵌有近紅外光源(8.3)和檢測(cè)器(8.4); 檢測(cè)器(8.4 )、A/D轉(zhuǎn)換(8.5)和Arm架構(gòu)的嵌入式主板(2 )依次連接。
【文檔編號(hào)】G01N21/359GK205643156SQ201620416533
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】王巧華, 許鋒, 肖壯, 李小明, 付丹丹
【申請(qǐng)人】華中農(nóng)業(yè)大學(xué)