[实用新型]基于近红外光谱技术的油菜籽品质无损检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种农产品品质无损检测装置，特指基于近红外光谱技术的油菜籽品质快速无损检测装置。

背景技术

农产品是人们的生活必需品，我国人口众多，是农产品生产和消费大国，农产品的安全和品质对我国社会的和谐稳定有着至关重要的意义。但是，目前我国农村的农产品生产和销售过程，仍以乡镇收购点和农产品加工企业各自收购为主，其特点是：收购点多、分散范围大、收购时间短和收购数量大。原料的定价比较随意，往往是收购方根据粗略的水分估计和外观、手感决定价格，缺乏公平性、合理性和公正性。因此，有必要对农产品品质进行量化，为农产品分级定价提供技术保障。

当前，农产品品质检测仍然沿用人工感官评定方法和常规理化分析方法。常规理化分析具有较高的准确度和可靠性，但是，其属于破坏性检测，检测时间长，不适合农产品品质的快速检测。而人工检测通常是由训练有素、经验丰富的专家经过感官评定来完成，检测结果主观性强、一致性差。尤其对于保存期短、易变质的农产品而言，这些方法都难以满足正常的生产和流通需求。

近红外光谱(Near-Infrared Ray Spectroscopy，NIRS)分析技术无需对样品进行化学处理，能直接测定完整样品，并可在1～2分钟的极短时间内对样品中的多种成分同时进行定量分析，具有成本低，速度快，精度高，无污染，便于实时、在线分析和控制等优点。应用近红外光谱分析技术进行快速无损伤检测已有较多的研究应用，如检测蜜桔中的糖度，水果的V_C、花椒中的挥发油等。同时，也有一些企业和研究机构着手近红外光谱分析仪的研制和生产工作，各种近红外光谱仪器相继问世。然而，这些国产的近红外光谱仪器都是采用连续光谱的光源(卤钨灯)，通过各种分光装置将连续光谱分光后(即前分光)与待测物料发生相互作用或将与待测物料相互作用后的复合光再分光(即后分光)，多存在光路构成、控制电路等系统复杂，仪器的调试过程繁琐，造价高等缺陷，难以在面广量大的基层农产品收购、加工和流通环节得到推广。

由于不同物料的不同品质成分对光谱中不同波段的光敏感程度不同，对于专用检测仪器来说，连续的光谱并不是必要的。现阶段应用离散光源的检测装置多需要加装滤光片，滤光片的种类和加装方式就限制了仪器的系列化和仪器结构的优化。积分球的主要功能是光收集器，被收集的光可以用作漫反射光源或被测源，它在测量各种光源(如：激光，LED和卤钨灯)的辐射量和颜色测量及荧光光谱学方面已经取得了广泛的应用。应用积分球对物料进行检测时，多采用样品室置于积分球外的检测方式，样品的均匀性对检测结果的影响极大，且对入射光与物料的作用面积和入射光强度的要求较高。

发明内容

鉴于现有技术的发展情况，本实用新型的目的就是要提供一种针对农产品(油菜籽)品质的近红外光谱分析检测装置。装置的特点是：将样品室插入到积分球内部，充分利用积分球的结构特点，将入射光源、样品室和检测器集成在一个积分球外壳上，采用对个单光源代替连续光源，省去分光系统，从而使仪器结构更加紧凑和小型化。检测分建模和快速检测两个阶段，建模阶段是一个一次性关联和局部调整的过程，而快速检测则是仪器的应用过程。在建模阶段，检测器将接收到的光谱信号传入微处理器中，微处理器通过USB接口与上位机相连，导出测得的数据到上位机的模型建立软件中，建立相关农产品(油菜籽)的含水率、脂肪含量等品质指标与对应的光谱信号之间的关联模型，上位机建模之后，将获得的模型参数下传到微处理器的相应存储区，为实现快速检测做准备。在快速检测阶段，检测器将接收到的光谱信号传入微处理器中，微处理器调用相应品质的模型参数进行计算，得到被检测农产品(油菜籽)的含水率、脂肪含量等品质指标，以实现相关农产品(油菜籽)品质的无损检测，同时通过结果显示装置显示品质指标值。

本实用新型的油菜籽品质的近红外光谱快速检测的装置，包括光谱信号采集装置、微处理器和结果显示装置；其中：

光谱信号采集装置，用于对积分球内的待测油菜籽进行光谱扫描，采集待测农产品漫反射近红外光谱信号并传输到微处理器中；

微处理器，通过外围电路为各个光源提供驱动电流，控制积分球上多个单色光源的轮流点亮顺序和时间，同时将接收到的经过外部电路调理的漫反射光谱信号储存在存储区，存储并引用调入的模型参数，对光谱数据进行分析，计算出被检测农产品的品质指标值，通过USB接口完成与上位机之间的数据通信等；

结果显示装置，用于将微处理器计算出来的品质指标值显示出来。