專利名稱：提高牛奶質(zhì)量超聲檢測精度的方法及檢測儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于牛奶質(zhì)量檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及牛奶質(zhì)量超聲檢測中減小溫度影響和提高模型預(yù)測精度的提高牛奶質(zhì)量超聲檢測精度的方法和基于此方法的牛奶質(zhì)量超聲檢測儀器。
背景技術(shù)：
牛奶及奶制品是我們?nèi)粘Ｉ钪斜匦璧臓I養(yǎng)食品，其質(zhì)量優(yōu)劣直接關(guān)系到消費者的健康。為保證牛奶及奶制品的質(zhì)量，從奶牛的科學(xué)飼養(yǎng)、原料奶的收購、牛奶及奶制品加工過程質(zhì)量控制到成品牛奶的合格檢驗整個過程，都需要對牛奶質(zhì)量進(jìn)行檢驗。對牛奶質(zhì)量檢測的核心內(nèi)容是對牛奶主要成分含量的測量。傳統(tǒng)的牛奶質(zhì)量檢測大都采用化學(xué)分析方法，如牛奶中的脂肪測量通常采用巴布考克法，蛋白質(zhì)含量的測量采用凱氏定氮法，乳糖含量的測量采用碘量法?；瘜W(xué)分析方法操作復(fù)雜、技術(shù)要求高、需要化學(xué)試劑、測試時間長，而且測試精度受人為因素和環(huán)境因素影響大，越來越不能滿足實際檢測的需要，特別是在線檢測的需要。近些年來，在乳成分分析領(lǐng)域里得到較快發(fā)展的紅外光譜檢測方法，因樣品無需預(yù)處理，且不被破壞，消耗量少；無需化學(xué)試劑，不造成污染；分析速度快等優(yōu)點得到權(quán)威機(jī)構(gòu)的認(rèn)可。但由于價格昂貴，一次性投入大，制約其廣泛應(yīng)用。應(yīng)用超聲波技術(shù)對牛奶質(zhì)量進(jìn)行檢測是目前值得推廣的新方法。該方法除具有紅外光譜檢測法的優(yōu)點外，還具有成本低、能同時無損測量多種成分、可以測試不透明液體等優(yōu)點，是一種真正的綠色檢測技術(shù)。但現(xiàn)有的基于超聲波原理的牛奶質(zhì)量檢測儀器采取的是將牛奶加熱到一定溫度，并保持恒溫，在恒溫狀態(tài)下測量超聲參量。因控溫精度難以達(dá)到很高精度，所以超聲參量的測量受溫度的影響很大。另外現(xiàn)有的超聲牛奶質(zhì)量檢測儀采用的是用一個溫度下的超聲參量建立的模型，超聲參量數(shù)少于被測牛奶成分?jǐn)?shù)，多成分含量的測量借助了經(jīng)驗公式，因而對牛奶質(zhì)量的檢測精度還不能滿足工程測量的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種牛奶質(zhì)量超聲檢測中減小溫度影響和提高模型預(yù)測精度的牛奶質(zhì)量超聲檢測方法及檢測儀器。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種提高牛奶質(zhì)量超聲檢測精度的方法，對牛奶超聲參量測量是在對牛奶加熱過程中進(jìn)行的，牛奶超聲參量與牛奶主要成分濃度間的關(guān)聯(lián)校正模型是用牛奶多個溫度點處的超聲參量建立的，未知濃度牛奶的各成分濃度是用與建模相同溫度下測量得到的超聲參量代入校正模型進(jìn)行計算得到的。
測量的超聲參量為超聲聲速和超聲衰減系數(shù)。
加熱過程是從20℃到40℃，牛奶溫度從低到高加熱，并在加熱過程中進(jìn)行超聲參量的測量。
在測量超聲參量的同時測量牛奶的溫度。
用于建模的超聲參量為從20℃到40℃間牛奶兩個或兩個以上溫度點處的超聲參量。
關(guān)聯(lián)校正模型為從20℃到40℃間牛奶兩個或兩個以上溫度點處的聲速和衰減系數(shù)的偏最小二乘2型PLS2算法建立的多元線性回歸模型。
一種提高牛奶質(zhì)量超聲檢測精度的測試儀器，包括由多功能微處理器組成的主控模塊、超聲發(fā)射電路模塊、超聲接收電路模塊、超聲接收和發(fā)射探頭、樣品池、溫度測試電路模塊、牛奶加熱溫度調(diào)節(jié)模塊、自動進(jìn)樣/清洗模塊；主控模塊分別與超聲發(fā)射電路模塊、超聲接收電路模塊、溫度測試電路模塊、牛奶加熱溫度調(diào)節(jié)模塊、自動進(jìn)樣/清洗模塊相連；超聲發(fā)射電路模塊連接超聲發(fā)射探頭、超聲接收電路模塊超聲接收探頭；主控模塊產(chǎn)生的進(jìn)樣信號發(fā)送到自動進(jìn)樣/清洗模塊，主控模塊產(chǎn)生的加熱信號發(fā)送到牛奶加熱溫度調(diào)節(jié)模塊，溫度測試電路模塊檢測到的溫度信號發(fā)送到主控模塊，主控模塊產(chǎn)生的控制信號發(fā)送到超聲發(fā)射電路模塊，超聲接收電路模塊接收的信號傳送到主控模塊，主控模塊在測量結(jié)束時產(chǎn)生的停止加熱信號傳送到牛奶加熱溫度調(diào)節(jié)模塊，主控模塊計算得到的聲速、衰減系數(shù)傳送到存儲器儲存，主控模塊通過輸出顯示裝置、打印裝置及用于連接計算機(jī)的串口進(jìn)行輸出。
所述主控模塊計算得到的聲速、衰減系數(shù)，是所述主控模塊計算得到的聲速、衰減系數(shù)，是所述主控模塊在加熱控制模塊從20℃到40℃加熱過程中到達(dá)20℃到40℃間預(yù)設(shè)的溫度點進(jìn)行的；所述主控模塊根據(jù)下列脂肪濃度和蛋白質(zhì)濃度的預(yù)測模型計算得到測試結(jié)果SF=kF+Σi=1nkFici+Σi=1nkαiαi]]>SP=kP+Σi=1nkPici+Σi=1nkqiαi]]>式中SF、SP為牛奶中脂肪和蛋白質(zhì)的質(zhì)量百分比濃度；ci為牛奶在20℃到40℃間第i個溫度時的聲速，單位m/s；αi為牛奶在20℃到40℃間第i個溫度時的超聲衰減系數(shù)，單位dB/cm；kF、kFi、kαi、kP、kPi、kqi為回歸系數(shù)，n為測量超聲參量的溫度點數(shù)。
本發(fā)明具備以下技術(shù)效果本發(fā)明提出采用多個溫度點處的超聲參量參與建模，一方面增加了參與建模超聲參量的特異性，使用于建模的超聲參量中包含更多的牛奶質(zhì)量信息，另一方面相當(dāng)于間接增加了自變量數(shù)目，從而使自變量數(shù)目多于被測牛奶成分?jǐn)?shù)目，實現(xiàn)了冗余計算。提高了模型的預(yù)測精度。
由于在本發(fā)明中，未知濃度的牛奶的各成分濃度是通過測量與建模相同溫度點處的超聲參量代入校正模型進(jìn)行計算得到的，采用了在加熱過程中測量超聲參量的測量方法、多溫度點超聲參量參與建模的多變量回歸建模方法，以及牛奶質(zhì)量檢測時測量了多個溫度點處的牛奶超聲參量代入模型計算的方法，所以本發(fā)明減小了溫度對超聲參量的影響，提高了模型預(yù)測精度，最終提高了牛奶質(zhì)量檢測精度，達(dá)到了工程測量的要求。


圖1溫度對牛奶聲速測量重復(fù)性影響實驗結(jié)果。
圖2溫度對牛奶超聲衰減系數(shù)測量重復(fù)性影響實驗結(jié)果。
圖3蛋白質(zhì)含量為2.33％時，不同脂肪濃度的牛奶聲速隨溫度變化關(guān)系。
圖4脂肪濃度為1.5％，蛋白質(zhì)濃度不同的牛奶聲速與溫度關(guān)系。
圖5蛋白質(zhì)濃度為2.33％時，不同脂肪濃度的牛奶的超聲衰減系數(shù)與溫度的關(guān)系。
圖6脂肪濃度為1.5％時，不同蛋白質(zhì)濃度的牛奶的超聲衰減系數(shù)與溫度的關(guān)系。
圖7超聲牛奶質(zhì)量檢測儀器構(gòu)成示意圖。
圖8超聲牛奶質(zhì)量檢測儀器軟件控制流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明技術(shù)上的主要特點是1、在對牛奶超聲參量——聲速和衰減系數(shù)的測量是對牛奶從初始溫度到40℃加熱過程中進(jìn)行測量的，在對牛奶超聲參量測量時，先檢測牛奶的溫度，當(dāng)檢測到溫度達(dá)到設(shè)定溫度時，立即進(jìn)行牛奶超聲參量的測量，這樣就將已有技術(shù)的控溫改為測溫。已有的技術(shù)的溫度控制精度為±1℃，控溫精度較低。而本發(fā)明采用的測溫方式能夠達(dá)到±0.01℃的精度。這樣有效地減小了溫度對牛奶超聲參量測量的影響。
2、牛奶超聲參量與牛奶主要成分濃度間的關(guān)聯(lián)校正模型是用牛奶多個溫度點處的超聲參量建立的，并在建模過程中應(yīng)用了化學(xué)計量學(xué)方法中的偏最小二乘2型(PLS2)多元回歸算法。牛奶脂肪、蛋白質(zhì)濃度與超聲聲速、衰減系數(shù)間關(guān)聯(lián)校正模型為SF=kF+Σi=1nkFici+Σi=1nkαiαi]]>SP=kP+Σi=1nkPici+Σi=1nkqiαi]]>式中SF、SP為牛奶中脂肪和蛋白質(zhì)的質(zhì)量百分比濃度；ci為牛奶在20℃到40℃間第i個溫度時的聲速，單位m/s；αi為牛奶在20℃到40℃間第i個溫度時的超聲衰減系數(shù)，單位dB/cm；kF、kFi、kαi、kP、kPi、kqi為回歸系數(shù)，n為測量超聲參量的溫度點數(shù)。
下面將結(jié)合實施例及

對該發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
溫度是影響牛奶質(zhì)量超聲檢測的主要因素之一。為了尋求減小溫度對牛奶質(zhì)量超聲測量的影響，必須對溫度對牛奶超聲檢測的影響程度、規(guī)律進(jìn)行深入分析。本發(fā)明通過實驗從兩個角度研究了溫度的影響。一方面研究了溫度對牛奶超聲參量測量重復(fù)性的影響，另一方面研究了溫度對牛奶超聲參量測量的影響程度。
1.溫度對牛奶超聲參量測量重復(fù)性的影響取市售光明牌巴氏滅菌純牛奶500ml，分成10份，每份50ml。將樣品池置入恒溫水浴，溫度控制精度±0.1℃。從20℃到40℃，溫度的梯度為2℃，對每一份奶樣在各個溫度點處用超聲參量測試儀重復(fù)測量15次，記錄每次的聲速和衰減系數(shù)。然后計算每個溫度點處的聲速和衰減系數(shù)重復(fù)測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差，并繪制出整個溫度范圍內(nèi)的情況。實驗計算結(jié)果如圖1和圖2所示。
從圖1和圖2看出，隨著溫度的升高，聲速和衰減系數(shù)的測量重復(fù)性逐漸變好，即測量標(biāo)準(zhǔn)偏差逐漸減??；從34℃開始標(biāo)準(zhǔn)偏差值變化均趨于平緩。說明在低溫時聲速和衰減系數(shù)的測量值的離散度較大，重復(fù)性較差，而溫度高時，聲速和衰減系數(shù)的測量值的離散度小，重復(fù)性好。所以對牛奶超聲參量的測量最適宜的溫度在34℃～40℃的溫度高的區(qū)域。在工業(yè)牛奶質(zhì)量檢測中，奶樣的初始溫度通常在20℃以下。這樣，要想對牛奶進(jìn)行準(zhǔn)確、穩(wěn)定檢測，必須加熱到34℃～40℃進(jìn)行。
2.溫度對牛奶超聲參量測量的影響程度圖3描述了當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)含量一定時，超聲波在脂肪含量不同的牛奶中聲速隨溫度變化的情況。
圖4描述了當(dāng)脂肪濃度一定時，超聲波在蛋白質(zhì)濃度不同的牛奶中聲速隨溫度變化的情況。
圖5描述了當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)濃度一定時，超聲波在脂肪濃度不同的牛奶中超聲衰減系數(shù)隨溫度變化的情況。
圖6描述了當(dāng)脂肪濃度一定時，超聲波在蛋白質(zhì)濃度不同的牛奶中超聲衰減系數(shù)隨溫度變化的情況。
綜合分析圖3～圖6的實驗結(jié)果得出要想把牛奶中脂肪和蛋白質(zhì)質(zhì)量百分比濃度檢測絕對誤差小于工業(yè)實際測量誤差(脂肪絕對誤差小于0.1％，蛋白質(zhì)絕對誤差0.15％)的要求，必須將溫度控制精度高于0.1℃。
綜合上述兩個實驗情況來看，應(yīng)用超聲波檢測牛奶質(zhì)量時，必須加熱到34℃以上且溫度控制精度優(yōu)于0.1℃。而現(xiàn)有的牛奶質(zhì)量超聲測試儀采用加熱到40℃恒溫測量，溫度控制精度為±1℃，這樣的溫度控制精度顯然不能滿足高精度測量的要求。而要把溫度控制精度提高到0.1℃，實現(xiàn)起來十分困難。于是本發(fā)明提出在對牛奶加熱的過程中測量牛奶超聲聲速和衰減系數(shù)的方法，以減小溫度對測量的影響。
在牛奶加熱的過程中測量牛奶超聲聲速和衰減系數(shù)的方法是將牛奶從原始溫度加熱到40℃，在加熱過程中，測量牛奶的聲速和衰減系數(shù)，不用等到恒溫。因為把牛奶樣品從原始溫度加熱到40℃的時間為120s～180s，而完成一次超聲測量所需時間為幾毫秒，這樣在超聲測量過程中溫度變化約0.001℃，而0.001℃的溫度變化引起牛奶超聲參量的變化很小，所以可以認(rèn)為在超聲測量過程為恒溫狀態(tài)，溫度變化對測量瞬間的影響可以忽略不計。
牛奶加熱的過程中測量牛奶超聲聲速和衰減系數(shù)方法只有加熱過程，沒有溫控，不需要把溫度控制在恒溫狀態(tài)，避免了因溫控精度不高而影響測試精度，也避免了因溫控造成的測試效率下降的不足。在加熱過程中，對溫度要進(jìn)行檢測，本發(fā)明設(shè)計的溫度測試系統(tǒng)的測溫靈敏度為0.01℃，很好地滿足牛奶測量精度對溫度的要求。
獲得高的牛奶超聲參量測量穩(wěn)定性和精度是高精度檢測牛奶質(zhì)量的前提，而建立穩(wěn)健的濃度預(yù)測模型也是獲得高精度牛奶質(zhì)量檢測的關(guān)鍵。現(xiàn)有的牛奶質(zhì)量超聲測試儀僅采用40℃時的超聲參量進(jìn)行建模，由于建模的自變量(聲速、衰減系數(shù))個數(shù)少于被測牛奶主要成分(脂肪、蛋白質(zhì)、乳糖等)數(shù)目，因而模型的解不唯一，有的成分濃度需通過經(jīng)驗公式計算獲得，這樣牛奶檢測精度不可能達(dá)到很高的水平。
本發(fā)明提出采用多個溫度點處的超聲參量參與建模，一方面可以增加參與建模超聲參量的特異性，使用于建模的超聲參量中包含更多的牛奶質(zhì)量信息，另一方面相當(dāng)于間接增加了自變量數(shù)目，從而使自變量數(shù)目多于被測牛奶成分?jǐn)?shù)目，實現(xiàn)冗余計算。
為了獲得參與建模的最佳溫度點和數(shù)目，本發(fā)明分別對兩點溫度、三點溫度、四點溫度和五點溫度這四種情況進(jìn)行了研究。實驗結(jié)果如表1所示。
表1為用不同溫度點和數(shù)目的牛奶聲速和衰減系數(shù)與牛奶脂肪、蛋白質(zhì)濃度建立PLS2校正模型，并用相應(yīng)溫度的獨立驗證集樣品進(jìn)行驗證的結(jié)果。
表1 不同溫度點和數(shù)目校正模型預(yù)測結(jié)果

表中R為模型的預(yù)測相關(guān)系數(shù)，RMSEP為預(yù)測均方根誤差。
對比溫度不同組合建立的校正模型的預(yù)測效果可以看出預(yù)測精度最高的是35℃+40℃兩個溫度的組合。隨著組合溫度數(shù)的增加，預(yù)測精度卻下降。這說明在建立溫度校正模型時，并非溫度點數(shù)越多越好。參與建模的溫度點多，雖然可以包含更多的牛奶成分濃度信息，但也可能引入更多的干擾信息。
通過對比分析得出采用聲速和衰減系數(shù)聯(lián)合建模的35℃+40℃兩溫度局部溫度校正模型的預(yù)測精度最高，脂肪濃度在1.5％～5.3％范圍內(nèi)，預(yù)測均方根誤差(RMSEP)為0.059％，模型相關(guān)系數(shù)達(dá)0.996；蛋白質(zhì)濃度在2.33％～4.36％的范圍內(nèi)，預(yù)測均方根誤差(RMSEP)為0.106％，模型相關(guān)系數(shù)達(dá)0.991。這樣的精度能夠滿足工業(yè)測量精度(脂肪測量均方根誤差小于0.1％，蛋白質(zhì)測量均方根誤差小于0.15％)的要求。
3.基于本發(fā)明所述方法的牛奶質(zhì)量檢測儀構(gòu)成如圖7所示，該儀器由硬件和軟件兩部分構(gòu)成。儀器的硬件部分由主控模塊(多功能微處理器)、超聲發(fā)射電路模塊、超聲接收電路模塊、超聲接收和發(fā)射探頭、樣品池、溫度測試電路模塊、牛奶加熱溫度調(diào)節(jié)模塊、自動進(jìn)樣/清洗模塊、LCD顯示模塊、打印模塊、通訊模塊和操作面板等部分組成。
1)聲速測量采用減幅振蕩脈沖超聲循環(huán)法，即在主控模塊的控制下，由超聲發(fā)射電路產(chǎn)生一個一定寬度的激勵電壓脈沖，將此脈從施加在超聲發(fā)射探頭，產(chǎn)生超聲波，此超聲波經(jīng)過牛奶、超聲接收探頭、整形電路，超聲發(fā)射電路，再激勵發(fā)射探頭，重復(fù)同一閉合電路，產(chǎn)生連續(xù)的超聲收/發(fā)，記錄收/發(fā)N次所用時間T，計算出平均收發(fā)時間t‾=T/N,]]>然后利用公式c=L/t‾]]>計算出聲速來。
聲強(qiáng)衰減測量是通過測量超聲發(fā)射端的激勵電壓和接收端信號電壓后，應(yīng)用下式計算得到。
α=10f(MHz)L(cm)logUinUout]]>
式中α——超聲衰減系數(shù)；f——超聲波振蕩頻率；Uin——發(fā)射端激勵電壓幅值；Uout——接收端信號電壓幅值；L——超聲收發(fā)探頭間距。
2)牛奶溫度調(diào)節(jié)模塊是用于將牛奶從初始溫度緩慢加熱到40℃，加熱時間通常為60s～180s，具體加熱所需時間因牛奶初始溫度的高低而不同。
3)溫度測試模塊是用于檢測牛奶的溫度，一方面與加熱模塊配合，以控制牛奶加熱時的溫度上升速率，另一方面與超聲參量測量模塊配合，以使牛奶超聲參量的測量在設(shè)定的多個溫度點處進(jìn)行。
4)自動進(jìn)樣/清洗模塊實現(xiàn)在工作時將牛奶吸入樣品池，待測試完了，再將牛奶排出樣品池。也用于將洗滌液吸入/排出樣品池，實現(xiàn)對樣品池的自動清洗。
5)LCD顯示器用來顯示分析結(jié)果、過程參量、工作狀態(tài)和報警信息等。
6)操作面板用來進(jìn)行工作模式選擇、參數(shù)設(shè)置等操作。
7)打印模塊用于將測試結(jié)果報表打印出來。
8)串行通訊模塊用于將測試結(jié)果傳輸?shù)絇C機(jī)，以便對測試結(jié)果進(jìn)行收集、再處理等。
基于本發(fā)明所述方法的牛奶質(zhì)量檢測儀的軟件設(shè)計比較復(fù)雜，中間用到了多種編程技術(shù)，并包含復(fù)雜的顯示和成分計算子程序。由于存在許多數(shù)制轉(zhuǎn)換和超越函數(shù)，為了在保證計算精度的同時，盡可能地減少存儲單元的開銷，在進(jìn)行復(fù)雜的計算時采用查表來代替大數(shù)據(jù)運算，以提高運算效率。
儀器在軟件控制下，工作流程分兩個階段進(jìn)行第一個階段是儀器預(yù)熱階段，開機(jī)后儀器進(jìn)行初始化設(shè)置，并對操作面板、LCD顯示器、溫度傳感器、加熱裝置、超聲收發(fā)模塊、自動進(jìn)樣/清洗模塊等進(jìn)行工作狀態(tài)檢查，如果各功能模塊工作正常，則進(jìn)入儀器預(yù)熱狀態(tài)，否則給出故障提示信息。預(yù)熱時間一般為3～5分鐘。當(dāng)預(yù)熱時間到，儀器處于檢測準(zhǔn)備就緒狀態(tài)。當(dāng)操作面板的測試按鍵按下時儀器進(jìn)入第二階段。第二階段為牛奶樣品質(zhì)量檢測階段。該階段是在主控模塊的控制下，按照“進(jìn)樣——加熱——溫度檢測——發(fā)射接收超聲波——計算聲速、衰減系數(shù)并記錄——溫度檢測——發(fā)射接收超聲波——計算聲速、衰減系數(shù)并記錄——……——停止加熱——計算牛奶各主要成分含量——顯示、打印測試結(jié)果”步驟進(jìn)行。在此過程中遇到異常則中斷測試，回到檢測初始狀態(tài)，并顯示故障提示信息。儀器軟件控制流程如圖8所示。
本發(fā)明的主要特征在于1.牛奶超聲參量的測量是在對牛奶加熱過程中進(jìn)行測量的。
2.牛奶超聲參量與牛奶主要成分濃度間的關(guān)聯(lián)校正模型是用牛奶多個溫度下的超聲參量和牛奶主要成分濃度建立的。
3.未知濃度的牛奶的各成分濃度是用與建模相同溫度的超聲參量代入校正模型進(jìn)行計算得到的。
本專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明提供的技術(shù)啟示，可以做出若干變通的技術(shù)方案，例如，在20℃至40℃間增加溫度測量點數(shù)，或者將溫度范圍擴(kuò)大到15℃至50℃，這些改變?nèi)栽诒菊f明書涵蓋范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高牛奶質(zhì)量超聲檢測精度的方法，其特征在于對牛奶超聲參量測量是在對牛奶加熱過程中進(jìn)行的，牛奶超聲參量與牛奶主要成分濃度間的關(guān)聯(lián)校正模型是用牛奶多個溫度點處的超聲參量建立的，未知濃度牛奶的各成分濃度是用與建模相同溫度下測量得到的超聲參量代入校正模型進(jìn)行計算得到的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高牛奶質(zhì)量超聲檢測精度的方法，其特征是，測量的超聲參量為超聲聲速和超聲衰減系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高牛奶質(zhì)量超聲檢測精度的方法，其特征是，加熱過程是從20℃到40℃，牛奶溫度從低到高加熱，并在加熱過程中進(jìn)行超聲參量的測量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高牛奶質(zhì)量超聲檢測精度的方法，其特征是，在測量超聲參量的同時測量牛奶的溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高牛奶質(zhì)量超聲檢測精度的方法，其特征是，用于建模的超聲參量為從20℃到40℃間牛奶兩個或兩個以上溫度點處的超聲參量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高牛奶質(zhì)量超聲檢測精度的方法，其特征是，關(guān)聯(lián)校正模型為從20℃到40℃間牛奶兩個或兩個以上溫度點處的聲速和衰減系數(shù)的偏最小二乘2型PLS2算法建立的多元線性回歸模型。
7.一種提高牛奶質(zhì)量超聲檢測精度的測試儀器，其特征是，包括由多功能微處理器組成的主控模塊、超聲發(fā)射電路模塊、超聲接收電路模塊、超聲接收和發(fā)射探頭、樣品池、溫度測試電路模塊、加熱控制模塊、自動進(jìn)樣模塊；主控模塊分別與超聲發(fā)射電路模塊、超聲接收電路模塊、溫度測試電路模塊、加熱控制模塊、自動進(jìn)樣模塊相連；超聲發(fā)射電路模塊連接超聲發(fā)射探頭、超聲接收電路模塊連接超聲接收探頭；主控模塊產(chǎn)生的進(jìn)樣信號發(fā)送到自動進(jìn)樣模塊，主控模塊產(chǎn)生的開始加熱信號發(fā)送到加熱控制模塊，溫度測試電路模塊檢測到的溫度信號發(fā)送到主控模塊，主控模塊產(chǎn)生的控制信號發(fā)送到超聲發(fā)射電路模塊，超聲接收電路模塊接收的信號傳送到主控模塊，主控模塊在測量結(jié)束時產(chǎn)生的停止加熱信號傳送到加熱控制模塊，主控模塊計算得到的聲速、衰減系數(shù)傳送到存儲器儲存，主控模塊通過輸出顯示裝置、打印裝置及用于連接計算機(jī)的串口將測試結(jié)果輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種提高牛奶質(zhì)量超聲檢測精度的測試儀器，其特征是，所述主控模塊計算得到的聲速、衰減系數(shù)，是所述主控模塊在加熱控制模塊從20℃到40℃加熱過程中到達(dá)20℃到40℃間預(yù)設(shè)的溫度點進(jìn)行的；所述主控模塊根據(jù)下列脂肪濃度和蛋白質(zhì)濃度的預(yù)測模型計算得到測試結(jié)果SF=kF+Σi=1nkFici+Σi=1nkαiαi]]>SP=kP+Σi=1nkPici+Σi=1nkqiαi]]>式中SF、SP為牛奶中脂肪和蛋白質(zhì)的質(zhì)量百分比濃度；ci為牛奶在20℃到40℃間第i個溫度時的聲速，單位m/s；αi為牛奶在20℃到40℃間第i個溫度時的超聲衰減系數(shù)，單位dB/cm；kF、kFi、kαi、kP、kPi、kqi為回歸系數(shù)，n為測量超聲參量的溫度點數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明屬于牛奶質(zhì)量檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及提高牛奶質(zhì)量超聲檢測精度的方法及檢測儀器。為提供一種牛奶質(zhì)量超聲檢測中減小溫度影響和提高模型預(yù)測精度的牛奶質(zhì)量超聲檢測方法及檢測儀器，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是對牛奶超聲參量測量是在對牛奶加熱過程中進(jìn)行的，牛奶超聲參量與牛奶主要成分濃度間的關(guān)聯(lián)校正模型是用牛奶多個溫度點處的超聲參量建立的，未知濃度牛奶的各成分濃度是用與建模相同溫度下測量得到的超聲參量代入校正模型進(jìn)行計算得到的。本發(fā)明主要用于牛奶質(zhì)量檢測。
文檔編號G06F19/00GK101071123SQ20071005726
公開日2007年11月14日 申請日期2007年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月29日
發(fā)明者徐可欣, 孫選 申請人:天津大學(xué)