CN103389274A - 一种畜肉便携式检测设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种畜肉便携式检测设备和方法，包括：检测探头、收集装置和处理器，其中，所述检测探头包括：光源、探头底座、灯罩，以及光出口部件；光源，安装在检测探头上方，用于产生检测光线；探头底座，用于放置样品；灯罩，安装在所述光源外侧，与所述探头底座连接，形成密闭暗室；光出口部件，安装在检测探头上方，用于接收检测光线照射到样品后产生的光谱信号，并输出。所述收集装置，用于从光出口部件收集光谱信号，并输出至处理器；所述处理器，用于对接收到的光谱信号进行分析，得到检测结果。本发明提供的畜肉便携式检测设备和方法，是一种快速有效的无损性检测方法，同时满足了样品检测、光谱采集、数据处理的移动便携式特点。

Description

一种畜肉便携式检测设备和方法

技术领域

本发明涉及检测领域，尤其涉及一种便携式检测设备和方法。

背景技术

随着生活水平的不断提高、膳食结构的相对变化以及对健康的日益关注，人们对畜禽生鲜肉的需求量迅速增加，对肉品质量的要求也不断提高。畜肉品质的好坏，直接影响到消费者的生活质量和健康安全，受到了整个肉制品生产加工企业的日益关注和重视。

传统的肉品检测方法有感官检验和理化检验等。感官检验是由经过专业训练的评价人员评定，依赖主观性进行鉴定；理化检验是采用化学分析方法或诸如剪切嫩度仪、刺入式pH计等仪器进行肉制品物理化学性质的检测，从而进行评级和分类。

由此可知，以上的传统方法步骤相对繁琐，对操作人员的技术水平和熟练程度要求较高，分析时间长，检测效率低。感官检验的方法主观性太强，没有可重复性和客观标准；而理化检验方法虽有一定的客观标准，却都属于破坏性检测，无法达到对肉制品进行无损检测的目的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种畜肉便携式检测设备和方法，无需对所检测的样品造成破坏，可以进行快速有效的无损检测，以解决现有技术中存在的样品检测时对样品具有破坏性的问题。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供一种畜肉便携式检测设备，包括：检测探头、收集装置和处理器，其中：

所述检测探头包括：光源、探头底座、灯罩，以及光出口部件；光源，安装在检测探头上方，用于产生检测光线；探头底座，用于放置样品；灯罩，安装在所述光源外侧，与所述探头底座连接，形成密闭暗室；光出口部件，安装在检测探头上方，用于接收检测光线照射到样品后产生的光谱信号，并输出。

所述收集装置，用于从光出口部件收集光谱信号，并输出至处理器；

所述处理器，用于对接收到的光谱信号进行分析，得到检测结果。

进一步地，所述光源为卤钨灯光源。

进一步地，所述光源的个数为两个；

所述灯罩为两个，该两个灯罩中心线连线的夹角为54°，表面有1mm厚的齿状切口。

进一步地，所述探头底座还包括：光学窗口片；

所述光学窗口片为蓝宝石光学窗口片，用胶粘固定在探头底座下表面，光源产生的检测光线通过光学窗口片照射到所述样品上。

进一步地，所述光出口部件为：光谱仪连接导管，尾部有内螺纹，用于连接外部的光谱仪耦合透镜。

进一步地，当所述灯罩为两个时，两个灯罩中心线与光学窗口片中心线、光谱仪连接导管的中心线相交于光学窗口片的中心。

进一步地，所述收集装置包括：光谱仪，所述光谱仪为微型光谱仪，其有效波段为350-1100nm，用于对光谱信号进行分析并传送得到的数字信号给处理器。

进一步地，所述收集装置还包括：耦合透镜或光纤，用于连接所述光出口部件，汇聚光源照射样品所产生的光谱信号为平行光，然后传输至光谱仪进行分析。

进一步地，所述处理器包括：ARM、DSP或单片机。

另一方面，本发明还提供一种利用所述畜肉便携式检测设备来检测样品的方法，包括：

在检测探头的密闭暗室中，将光源产生的检测光线照射至样品；

样品接收检测光线后产生的光谱信号通过光出口部件输出；

光谱仪收集产生的光谱信号并处理为数字信号，传送至处理器；

处理器分析所述数字信号并输出检测结果。

(三)有益效果

可见，本发明所提出的畜肉便携式检测设备和方法，可以利用光线照射到样品上来对样品品质进行分析检测，无需直接接触样品，无需对样品造成破坏，是一种快速有效的无损性检测方法。同时，这种光学信息的检测方法可以利用样品对光的吸收、散射、反射和透射等各种特性对样品品质进行检测，不仅可以检测样品的外观特性，还可以进入样品内部以此反映样品的内部结构成分信息，并且光谱信息的谱图分析标准一致性强，所以这也是一种可以全面高效反映样品各种信息的，可重复性高的检测方法。

并且，由于在相同的光照强度下，距离短时样品反射回的光谱强度更大，探头底座和灯罩连接形成的密闭暗室也更加利于光线的汇聚和传输，这样可以降低光谱仪在采集数据时的积分时间，加快检测探头的检测速度，提高检测效率。

同时，本发明提供的畜肉便携式检测设备和方法中，由于选用了一系列灵活、轻简的装置，例如体积小且便携的耦合透镜、微型光谱仪、ARM开发板等，并且将所有组成部分高度集成，成为一个完整的一体化设备，且大大减小了设备的体积和重量，使装置移动方便，更容易操作和携带，从而摆脱了大型分析检测仪器的昂贵笨重等缺点，满足了样品检测、光谱采集、数据处理的移动便携式优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明检测装置的基本结构示意图；

图2是本发明检测装置一种优选结构的内部结构主视图；

图3是本发明检测装置一种优选结构的内部结构底层的上视图；

图4是本发明一个优选实施例中基于检测装置进行检测的方法流程图；

图5是本发明检测方法的基本流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提出一种畜肉便携式检测设备，参见图1，包括：检测探头101、收集装置102和处理器103，其中，如图2所示：

所述检测探头101包括：光源201、探头底座202、灯罩203，以及光出口部件204；光源201，安装在检测探头101上方，用于产生检测光线；探头底座202，用于放置样品；灯罩203，安装在所述光源201外侧，与所述探头底座202连接，形成密闭暗室；光出口部件204，安装在检测探头101上方，用于接收检测光线照射到样品后产生的光谱信号，并输出。

所述收集装置102，用于从光出口部件收集光谱信号，并输出至处理器；

所述处理器103，用于对接收到的光谱信号进行分析，得到检测结果。

由此可知，在本发明实施例提出的畜肉便携式检测设备中，可以利用光线照射到样品上来对样品品质进行分析检测，无需对样品造成破坏，是一种快速有效的无损伤检测方法。同时，这种光学信息的检测设备可以利用样品对光的吸收、散射、反射和透射等各种特性对样品品质进行检测，不仅可以检测样品的外观特性，还可以进入样品内部以此反映样品的内部结构成分信息，并且光谱信息的谱图分析标准一致性强，所以这也是一种可以全面高效反映样品各种信息的，可重复性高的检测设备。

并且，由于在相同的光照强度下，距离短时样品反射回的光谱强度更大，探头底座和灯罩连接形成的密闭暗室也更加利于光线的汇聚和传输，这样可以降低光谱仪在采集数据时的积分时间，加快检测探头的检测速度，提高检测效率。

在实际中，为了使光源201的光照强度更大，一种较佳的方式是光源采用卤钨灯光源。

在本发明的一个实施例中，如图2、图3所示，为了集中光源201的光线强度，同时使光源201更加稳定，优选地，可以采用两个光源；为了避免检测时外界环境光的干扰，可以相应地安装两个灯罩203。同时为了使得最后得到的检测探头尺寸最小，较佳的，可以使两个灯罩的中心线连线的夹角为54°。另外，在本发明另一个实施例中，为了增大灯罩203的表面积，加快光源散热，在灯罩203表面采用了1mm厚的齿状切口。

为了固定样品到光源的距离，使检测不同样品时均能保证相同的检测距离和光照强度，保证相同的光谱数据预处理；同时为了避免肉样因挤压造成血水和污染物进入检测探头，在本发明另一个实施例中，利用胶粘在探头底座202的下表面固定了光学窗口片205，光源201产生的检测光线会通过光学窗口片205照射到样品上。同时考虑到光学窗口片205需要具有较高透过率、抗划伤并且易清洗，一种较佳的方式是选用蓝宝石光学窗口片，因其透过率为85％以上，可使样品的大部分光谱信息透过，并且抗清洁擦拭。

为了使检测光谱信号更集中准确地进入光谱仪，光出口部件204的内部可以包括：光谱仪连接导管206。在本发明另一个实施例中，光谱仪连接导管206尾部有内螺纹，用于连接外部的光谱仪耦合透镜208。

在本发明另一个实施例中，为了使光源201中的光线更加集中的照射到检测样品上，同时尽可能准确地收集检测光谱信号，一种较佳的处理方式在灯罩203为两个时，保证两个灯罩203中心线与光学窗口片205中心线、光谱仪连接导管206中心线相交于光学窗口片205的中心。

为了增加检测设备的便携性，同时由于可见/近红外光谱区(380-1100nm)范围内信息量丰富、穿透力较强，对所测量的肉无损伤，所以收集装置102可以包括：光谱仪207。优选地，光谱仪207可以为微型光谱仪，有效波段在350-1100nm，用于对光谱信号进行分析并传送得到的数字信号给处理器。

在检测中，为了对光源201产生的光线照射样品后得到的光谱信号进行更好地分析和处理，一种较佳的处理方式是检测设备中的收集装置102还可以包括：耦合透镜或光纤，用于将收集到的光线汇聚成平行光后再传输至光谱仪207进行分析。优选的，在本发明一个实施例中，采用了耦合透镜208替代光纤汇聚光线，这是因为光纤脆弱、不能轻易弯折且长度较长，而耦合透镜208体积小，更加便携，并且可以很好地汇聚远距离光。

在本发明的另一个实施例中，为了提高设备的移动性和便携性，优选地，处理器103可以包括：ARM、DSP或单片机。

下面以具体测试一份肉样为例，来详细说明本发明一个实施例的实现过程。

图4是本发明一个优选实施例中对一份肉样进行无损快速检测方法的流程图，针对该肉样进行无损快速检测的过程包括：

步骤401：打开检测探头，等待检测探头中光源的光谱强度达到稳定后执行步骤402。

为了进一步保证检测的效果，可以将检测探头放在空旷且不靠近热源的地方。检测探头中光源需要进行预热使输出光强稳定，从而得到更稳定的图谱和更好的检测效果，这里，通常等待的时间为10分钟。

步骤402：将样品的种类、产地信息输入与检测探头相连的处理器。

输入样品详细信息以便于记录样品的检测结果并作参考。

步骤403：通过处理器选择是否设置光谱仪参数，如果是，则进入步骤404，否则，跳到步骤405。

处理器屏幕上的界面有按钮，可以根据不同的环境条件设置光谱仪的参数，如果环境条件没有变化可以不用设置。光谱仪参数包括积分时间、采样次数、平滑次数等，可根据操作者的要求变动。

步骤404：通过处理器设置光谱仪的参数，然后进入步骤405。

步骤405：将样品紧贴放置在检测探头中的光学窗口片上。

检测探头中的光学窗口片位于光源产生光线的汇聚处，可以固定样品表面和光源之间的距离，并且防止检测时由于挤压肉的血水和其他污染物进入内部。

步骤406：在检测探头的密闭暗室中，检测探头中的光源发出光线，将光线照射样品。

步骤407：光线照射到样品后，产生光谱信号。

这里，产生的光谱信号包括样品反射的信号和/或折射的信号。

步骤408：通过光谱仪收集上述产生的光谱信号。

这里，光谱仪收集的光谱信号包括样品反射的信号和/或折射的信号。

本步骤中，光线照射样品所产生的光谱信号，可以利用耦合透镜或者光纤首先汇聚成平行光然后进行收集。优选的，本步骤中采用耦合透镜替代光纤汇聚光线，这是因为光纤脆弱、不能轻易弯折且长度较长；而耦合透镜体积小，更加便携，并且可以很好地汇聚远距离光。

本步骤中，汇聚后的平行光信号可以经过光谱仪狭缝后，经分析形成数字信号并传送给处理器。这里，光谱仪可以为微型光谱仪，其有效波段为350-1100nm。

步骤409：处理器收集光谱仪发来的数字信号，对数据进行处理，代入植入的生鲜肉预测模型进行计算。

为了提高设备的移动性和便携性，优选地，处理器可以为：ARM、DSP或者单片机。

把光谱仪采集来的一系列光谱数据进行变换和计算，然后得到计算结果。计算结果通常包括肉品的TVB-N、水分、pH、颜色、嫩度。

步骤410：处理器输出检测结果。

这里，检测结果可以包括：检测参数和等级信息。检测参数为TVB-N和pH时可根据国家标准分为新鲜和不新鲜；当检测参数为水分时可分为超标与达标；当检测参数为嫩度时可分为老和嫩等。

至此，则完成了本发明实施例中一份肉样的无损快速检测过程。

另外，需要说明的是，上述基于图4的所有流程描述是本发明对肉样进行无损快速检测方法的一种优选的实现过程，在本发明无损快速检测方法的实际实现中，可以根据需要在图4所示流程的基础上进行任意变形，可以是选择图4中的任意步骤来实现，各步骤的先后顺序也可以根据需要调整等。比如，步骤408中，仍然可以采取光纤或其他方式来进行光谱信号的汇聚和收集。

本发明一个实施例中还提出了基于上述本发明实施例的任意一种检测设备来检测样品的方法，如图5所示，包括：

步骤501：在检测探头的密闭暗室中，将光源产生的检测光线照射至样品；

步骤502：样品接收检测光线后产生的光谱信号通过光出口部件输出；

步骤503：光谱仪收集产生的光谱信号并处理为数字信号，传送至处理器；

步骤504：处理器分析所述数字信号并输出检测结果。

本发明实施例提出的畜肉便携式检测设备和方法，可以适用于检测任意样品，尤其适用于检测生鲜肉制品，或者扩展到任意农产品或其他制品。

可见，本发明实施例具有如下有益效果：

本发明实施例所提出的畜肉便携式检测设备和方法，可以利用光线照射到样品上来对样品品质进行分析检测，无需对样品造成破坏，是一种快速有效的无损性检测方法。同时，这种光学信息的检测方法可以利用样品对光的吸收、散射、反射和透射等各种特性对样品品质进行检测，不仅可以检测样品的外观特性，还可以进入样品内部以此反映样品的内部结构成分信息，并且光谱信息的谱图分析标准一致性强，所以这也是一种可以全面高效反映样品各种信息的，可重复性高的检测方法。

并且，由于在相同的光照强度下，距离短时样品反射回的光谱强度更大，探头底座和灯罩连接形成的密闭暗室也更加利于光线的汇聚和传输，这样可以降低光谱仪在采集数据时的积分时间，加快检测探头的检测速度，提高检测效率。

同时，本发明提供的畜肉便携式检测设备和方法中，由于选用了一系列灵活、轻简的装置，例如体积小且便携的耦合透镜、微型光谱仪、ARM等，使装置移动方便，更容易操作和携带，摆脱了大型分析检测仪器的昂贵笨重等缺点，满足了样品检测、光谱采集、数据处理的移动便携式特点。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种畜肉便携式检测设备，其特征在于，包括：检测探头、收集装置和处理器，其中：

所述检测探头包括：光源、探头底座、灯罩，以及光出口部件；光源，安装在检测探头上方，用于产生检测光线；探头底座，用于放置样品；灯罩，安装在所述光源外侧，与所述探头底座连接，形成密闭暗室；光出口部件，安装在检测探头上方，用于接收检测光线照射到样品后产生的光谱信号，并输出。

所述收集装置，用于从光出口部件收集光谱信号，并输出至处理器；

所述处理器，用于对接收到的光谱信号进行分析，得到检测结果。

2.根据权利要求1所述畜肉便携式检测设备，其特征在于：所述光源为卤钨灯光源。

3.根据权利要求1所述畜肉便携式检测设备，其特征在于：

所述光源的个数为两个；

所述灯罩为两个，该两个灯罩中心线连线的夹角为54°，表面有1mm厚的齿状切口。

4.根据权利要求1所述畜肉便携式检测设备，其特征在于，所述探头底座还包括：光学窗口片；

所述光学窗口片为蓝宝石光学窗口片，用胶粘固定在探头底座下表面，光源产生的检测光线通过光学窗口片照射到所述样品上。

5.根据权利要求4所述畜肉便携式检测设备，其特征在于，所述光出口部件为：光谱仪连接导管，尾部有内螺纹，用于连接外部的光谱仪耦合透镜。

6.根据权利要求5所述的畜肉便携式检测设备，其特征在于：

当所述灯罩为两个时，两个灯罩中心线与光学窗口片中心线、光谱仪连接导管的中心线相交于光学窗口片的中心。

7.根据权利要求1所述的畜肉便携式检测设备，其特征在于，所述收集装置包括：光谱仪，所述光谱仪为微型光谱仪，其有效波段为350-1100nm，用于对光谱信号进行分析并传送得到的数字信号给处理器。

8.根据权利要求1所述的畜肉便携式检测设备，其特征在于：

所述收集装置还包括：耦合透镜或光纤，用于连接所述光出口部件，汇聚光源照射样品所产生的光谱信号为平行光，然后传输至光谱仪进行分析。

9.根据权利要求1所述的畜肉便携式检测设备，其特征在于：

所述处理器包括：ARM、DSP或单片机。

10.一种利用权利要求1至9中任意一项所述的畜肉便携式检测设备检测样品的方法，包括：

在检测探头的密闭暗室中，将光源产生的检测光线照射至样品；

样品接收检测光线后产生的光谱信号通过光出口部件输出；

光谱仪收集产生的光谱信号并处理为数字信号，传送至处理器；

处理器分析所述数字信号并输出检测结果。

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