[发明专利]一种基于光谱芯片的食品新鲜度检测系统及检测方法

说明书

本发明提供一种基于光谱芯片的食品新鲜度检测系统，包括：主机、安装在主机壳体内部的光源、食品样品盛放装置、光谱芯片，主机上设置有数据处理模块，光源、光谱芯片分别与主机连接；光源提供近紫外、可见到近红外全波段的光源照明；食品样品盛放装置用于盛放食品样品；数据处理模块内包含有食品样品光谱数据模块和匹配识别模块，光谱芯片用于采集经过光源照射后待检测食品样品的光谱信息；本发明的优点是：对食品无损检测，利用光谱芯片获取食品的物化信息，包括食品新鲜度，通过数据处理系统获取蔬果新鲜度百分比，另外，光谱芯片能量利用率高、尺寸小、检测结构简单、精准度高、操作便捷、检测速度快、对食品无损坏。

技术领域

本发明涉及光谱识别技术领域，具体涉及一种基于光谱芯片的食品新鲜度检测系统及检测方法。

背景技术

食品是人类赖以生存、发展的基础，食品安全直接关系到人类的生命健康，误食腐败、发霉的食品极易发生食物中毒，中毒严重者可能还可能失去生命，因此对食品新鲜度的检测一直是社会关注的焦点问题。目前的检测方法除了人们通过实际经验识别食品外表，进行感官判断给出其新鲜度外，还采用图像采集设备获取食品图像法，以及气味检测装置对食品腐烂过程中所释放出的气体进行检测，这些检测方法无法提前获取食品新鲜度信息，具有灵敏度低、检测速度慢、准确性差等缺点。因此，利用光谱法可以实现食品的快速、准确、无损检测。但目前光谱芯片器又具有体积较大、价格昂贵、不便于携带等弊端，也为光谱法食品安全检测的普及带来较大困难。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种基于光谱芯片的食品新鲜度检测系统及检测方法，利用尺寸、厚度均为微米量级的光谱芯片实现食品新鲜度的定量、无损、快速、高效检测，以解决上述现有技术的不足。

本发明提供的基于光谱芯片的食品新鲜度检测系统包括：主机、安装在主机壳体内部的光源、食品样品盛放装置、光谱芯片，主机上设置有数据处理模块，光源、光谱芯片分别与主机连接；

主机用于对光源的光源开关、光谱芯片的光谱采集、数据处理模块的光谱采集进行指令控制；

光源的波长范围在350-2500nm，提供近紫外、可见到近红外全波段的光源照明；

食品样品盛放装置用于盛放食品样品；

数据处理模块内包含有食品样品光谱数据模块和匹配识别模块，食品样品光谱数据模块用于储存已知食品样品的光谱数据，匹配识别模块用于对光谱芯片所采集的光谱进行处理分析并与食品样品光谱数据模块内的数据相匹配，得出有关食品样品的信息并传递给主机，匹配识别模块内包含有食品新鲜度标准模块，食品新鲜度标准模块制定的新鲜度％＝食品检测时的光谱/(食品最新鲜时的光谱-食品腐烂时的光谱)，利用该定量标准可获得食品新鲜度的百分比，食品新鲜度用百分比表示，100％表示新鲜，0％表示已经腐烂变质，计算依据食品的光谱数据变化；

光谱芯片用于采集经过光源照射后待检测食品样品的光谱信息；光谱芯片包括：光学聚集镜器件、光谱调制模组、探测器、光谱解调模组、光谱显示控制模组、光谱分析模组和分析结果显示模组；

其中，光学聚集镜器件用于接收经过外界光源激发或者自身向外辐射光信号的待测物质发射光谱的光谱信号；

其中，光谱调制模组包括：光谱材料模块，光谱材料模块用于调制光谱信息强度和对应像素位置信息以及接收待测物质发射光谱信号，将接收到的光谱信号进行区域化光谱调制，不同区域会得到不同的光谱调制信息，其中，光谱材料模块所使用的光谱调制材料根据调制材料的调制特性，通过不同光谱调制材料后，入射光谱信号会产生不同的光谱信息，上述光谱强度信息由探测器接收；

其中，探测器用于探测光谱调制模组中经光谱材料模块调制后光谱信息强度和对应像素位置信息；

其中，光谱解调模组包括光谱强度及位置采集模块和光谱信息解调模块，光谱强度及位置采集模块用于获取探测器探测到的光谱信息，光谱信息解调模块用于反演待测物光谱信息；