马铃薯淀粉含量自动化测定方法技术

本发明专利技术公开一种马铃薯淀粉含量自动化测定方法，所用测定仪有自动测定模式、行程记忆模式和标定模式，主要由单片机控制系统、上位机分析系统、称重传感器、温度传感器和控制按钮、盛有水的测量桶所组成；通过操作所用测定仪实现触发式自动测定、自动计算测定结果并显示输出；当测定行程不满足要求时，还可以通过修改并记忆行程下限灵活改变测定行程；有效简化测定方法，提高测定效率，测定结果还可与上位机测控软件交互，实现测定数据保存、分析等功能；有效优化马铃薯淀粉含量测定过程。

Method for automatic determination of potato starch content

The invention discloses a method for the determination of starch content of Potato by measuring instrument automation, automatic determination of travel mode, the memory pattern and the calibration model consists of single-chip microcomputer control system, computer system, measurement and analysis of bucket weighing sensor, a temperature sensor and a control button, which is filled with water; used to achieve automatic trigger determination the results were calculated automatically, and display the output apparatus through the operation; when the determination of travel does not meet the requirements, can also modify the memory and stroke limit the flexibility to change the determination of stroke; simplify the determination method, improve the measurement efficiency, the results may interact with the host computer and control software, realize the determination of data storage, analysis and other functions effectively; optimization of potato starch content determination process.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及淀粉含量及干物质含量检测领域，具体涉及一种马铃薯淀粉含量的自动化测定方法，主要用于高效测定马铃薯及其它薯类的干物质含量及淀粉含量。
技术介绍
马铃薯淀粉含量测定使用较多的是：旋光法、折光法及比重法等传统方法。旋光法和折光法操作繁琐耗时较长，不适合大规模的马铃薯淀粉含量的测定。近年，比重法因其测量简单、方便、快捷等优点被广泛应用到淀粉含量测定领域，而且能实现在田间地头，简易有效地完成淀粉含量检测。在201310204171.1专利中公布的一种木薯淀粉含量简易检测方法便是运用比重法，然而对于其所述测定过程仍需使用电子天平等传统测量工具，并需依靠手工计算得出淀粉含量，测定过程自动化水平低。本专利技术所述马铃薯淀粉含量自动化测定方法，基于操作所用的测定仪，通过将比重法中样品在空气中静态测量、在水中静态测量及计算淀粉含量的步骤进行集成，提高测定效率与精度。
技术实现思路
：为解决人工测量马铃薯淀粉含量劳动强度大、效率低的问题，我们将比重法测定马铃薯淀粉含量的方法进行集成化、自动化。基于所用测定仪，这里提供一种简单、高效、精准的马铃薯淀粉含量自动化测定方法。本专利技术所述的马铃薯淀粉含量自动化测定方法，基于比重法原理，通过操作所用测定仪实现触发式自动测定，自动计算测定结果并显示输出。当测定行程不满足要求时，还可以通过修改并记忆行程下限来改变测定行程，有效简化测定方法，提高测定效率。测定结果还可以与上位机分析系统交互，实现测定数据保存、分析、图形化显示等功能，有效优化马铃薯淀粉含量测定过程。本专利技术所述的马铃薯淀粉含量自动化测定方法，所用测定仪有自动测定模式、行程记忆模式和标定模式，所用测定仪主要由单片机控制系统、上位机分析系统、升降机构、称重传感器、温度传感器、操作按钮和盛有水的测量桶所组成，测定步骤如下：S1：开机，测定仪默认处于自动测定模式并清零，称重传感器自动复位于高于水面以上的初始位置；将一定量干净的待测马铃薯装入网兜制成样品。S2：将样品悬挂在称重传感器上，当测定仪感知到样品在空气中的重量稳定并大于一定阈值时，触发测定仪自动记录样品在空气中重量值mgk，同时自动将样品下降直至完全浸没于水中的默认行程下限。待测定仪判断出样品在水中处于稳定状态时，测定仪自动记录样品在水中重量值mgs，并获取此时水的温度t，从而通过单片机控制系统自动计算出干物质含量及淀粉含量，同时将测定数据及结果实时上传至上位机分析系统并将数据保存至Excel表格中。然后测定仪自动将样品上升至初始位置，将样品取下，完成一次马铃薯淀粉含量测定。循环S2步骤实现下一样品自动测定。S3：根据具体测定过程中样品或水位不同，测定仪所默认的行程下限可能无法满足样品完全浸没于水中，若S2步骤中样品自动下降后不能完全浸没于水中，应通过操作按钮控制电机将样品调整至完全浸没于水中的适当位置，单片机控制系统即记忆此位置为新的行程下限，记忆后自动将样品上升至初始位置。在后续测定过程中，重复S2步骤，测定仪按新设定的行程下限进行自动测定。所述单片机控制系统自动计算淀粉含量通过以下方法实现：利用温度补偿传感器实时采集盛水桶中水的温度t，依据水的密度与温度的关系，得到温度t下水的密度ρs。根据每次测定中样品的空气中重量值mgk、水中重量值mgs和水的密度ρs，通过比重公式(1)计算马铃薯比重，并通过马铃薯比重与干物质含量及淀粉含量换算表中数据所拟合的函数(2)与函数(3)对应出相应的马铃薯干物质含量及淀粉含量。马铃薯比重：干物质含量：G＝a1+b1×ω+c1×ω2 (2)淀粉含量：P＝a2+b2×ω+c2×ω2 (3)本专利技术所述马铃薯淀粉含量自动化测定方法中，所述S2步骤中上位机分析系统可以无线实时接收测定结果，测定仪将每次测定数据按空气中重量值、水中重量值、马铃薯比重、马铃薯干物质含量、马铃薯淀粉含量的顺序依次上传至上位机分析系统，所述上位机分析系统可以对测定数据进行处理、分析、图形可视化显示，并将测定数据和测定时间及样品编号保存至Excel表格中。上位机分析系统还可与测定仪进行交互，即上位机分析系统与测定仪之间形成双向双线程通讯，可直接通过上位机分析系统操控测定仪工作。本专利技术所述马铃薯淀粉含量自动化测定方法中，当发现测定仪称重传感器精度出现误差时，可通过操作按钮切换到标定模式。在称重传感器上悬挂砝码托盘，将标准的计量砝码放置在砝码托盘上，测定仪显示窗口显示重量值，通过操作按钮调整显示数值使其值与标准砝码的重量数值一致。还可采用多级标定法，使系统在整个量程范围内满足精度要求。标定完成后，通过操作按钮可以将测定仪切换回自动测定模式。本专利技术具有以下有益效果：1、所用测定仪操作方法简单、高效，触发式测定方法的速度比人工快3倍，可循环进行一系列样品的测定，适合批量化马铃薯淀粉含量测定。2、通过增加行程记忆的方式，可根据具体测定过程修改测定行程，使测定方法更加智能化、人性化。3、在测定步骤中增加温度补偿方法，通过监测盛水桶中水的温度从而校准水的密度，提高仪器测量精度。4、在淀粉含量测定过程中，增加上位机分析系统对测定数据的统计分析，有益于马铃薯的选种育种工作，有效指导农业生产。通过上位机分析系统与测定仪的交互使用，有效提高测定效率。附图说明图1是本专利技术马铃薯淀粉含量自动化测定方法中所用测定仪结构示意图。图2是本专利技术马铃薯淀粉含量自动化测定方法中所操作测定仪的工作流程图。具体实施方式下面通过实施例对马铃薯淀粉含量自动化测定方法做进一步说明：实施例一本实例中，通过操作测定仪分别对不同品种的马铃薯进行自动化淀粉含量测定，以考察本方法的高效性和精确度。1、开机，测定仪默认处于自动测定模式并自动清零，称重传感器自动复位于高于水面以上的初始位置。选择一定量干净的待测马铃薯(1)装入网兜制成样品1，选择一定量干净的待测马铃薯(2)装入网兜制成样品2。2、将样品1挂在称重传感器上，待测定仪判断出样品处于稳定状态时，测定仪即记录样品1在空气中的重量mgk＝17.43N，然后将样品自动按默认行程下限下降至完全浸没于水中，待样品1在水中稳定时，测定仪记录样品1在水中重量值mgs＝0.84N并获取此时水的温度，即可通过单片机控制系统计算出样品1的比重ω1＝1.0506、干物质含量G1＝13.394％及淀粉含量P1＝7.624％，同时将测定数据及结果按空气中重量值、水中重量值、马铃薯比重、马铃薯干物质含量、马铃薯淀粉含量的顺序，依次实时上传至上位机分析系统。然后测定仪将样品自动上升至初始位置，将样品1取下完成一次测定。测定过程自动、快速.，一次测定耗时10秒左右。3、将样品2挂在称重传感器上，测定仪将按上述过程自动测得样品2空气中的质量mgk＝16.75N，样品2在水中重量值mgs＝1.55N及水的温度，并计算比重ω2＝1.102并对应干物质含量G2＝24.393％及淀粉含量P2＝18.629％。由此可见以上两种不同品种的马铃薯具有明显淀粉含量上的差异，此结果与这两种样品马铃薯在实验室所测得的淀粉含量相一致，其精度能保证在1％以内。实施例二本实例中，旨在说明当测定行程不满足要求时，可通过修改并记忆测定行程，实现样品淀粉含量的人性化测定。如上实施例一所述，开机后将样品1挂在称重传感器上，测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种马铃薯淀粉含量自动化测定方法，其特征在于：所用测定仪有自动测定模式、行程记忆模式和标定模式，主要由单片机控制系统、上位机分析系统、升降机构、称重传感器、温度传感器、操作按钮和盛有水的测量桶所组成，测定步骤如下：S1：开机，测定仪默认处于自动测定模式，称重传感器自动复位于高于水面以上的初始位置；将一定量干净的待测马铃薯装入网兜制成样品；S2：将样品悬挂在称重传感器上，当测定仪感知到样品在空气中的重量稳定并大于一定阈值时，触发测定仪自动记录样品在空气中重量值mgk，并同时自动将样品下降，直至完全浸没于水中的行程下限，待测定仪判断出样品在水中处于稳定状态时，测定仪自动记录样品在水中重量值mgs，并获取此时水的温度t，从而通过单片机控制系统自动计算出干物质含量及淀粉含量，同时将测定数据及结果实时上传至上位机分析系统；然后将样品自动上升至初始位置，将样品取下，完成一次马铃薯淀粉含量测定；循环S2步骤实现下一样品自动测定；S3：若S2步骤中样品自动下降后不能完全浸没于水中，应通过操作按钮将样品调整至完全浸没于水中的位置，单片机控制系统即记忆此位置为新的行程下限，随后自动将样品上升至初始位置；在后续测定过程中，重复S2步骤，测定仪按新设定的行程下限进行自动测定。...

【技术特征摘要】
1.一种马铃薯淀粉含量自动化测定方法，其特征在于：所用测定仪有自动测定模式、行程记忆模式和标定模式，主要由单片机控制系统、上位机分析系统、升降机构、称重传感器、温度传感器、操作按钮和盛有水的测量桶所组成，测定步骤如下：S1：开机，测定仪默认处于自动测定模式，称重传感器自动复位于高于水面以上的初始位置；将一定量干净的待测马铃薯装入网兜制成样品；S2：将样品悬挂在称重传感器上，当测定仪感知到样品在空气中的重量稳定并大于一定阈值时，触发测定仪自动记录样品在空气中重量值mgk，并同时自动将样品下降，直至完全浸没于水中的行程下限，待测定仪判断出样品在水中处于稳定状态时，测定仪自动记录样品在水中重量值mgs，并获取此时水的温度t，从而通过单片机控制系统自动计算出干物质含量及淀粉含量，同时将测定数据及结果实时上传至上位机分析系统；然后将样品自动上升至初始位置，将样品取下，完成一次马铃薯淀粉含量测定；循环S2步骤实现下一样品自动测定；S3：若S2步骤中样品自动下降后不能完全浸没于水中，应通过操作按钮将样品调整至完全浸没于水中的位置，单片机控制系统即记忆此位置为新的行程下限，随后自动将样品上升至初始位置；在后续测定过程中，重复S2步骤，测定仪按...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立意，李平安，郑桂杰，刘冬梅，丁林林，张伟，韩宗昌，
申请(专利权)人：东北农业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23