有机材料的性质的测量制造技术

一种用于测量例如肉的有机材料的性质的测量系统，包括：光源单元，其在至少一个所选择的波长范围内发射光，所述光源单元耦合在适合引入到所述材料中的套圈中的光导，所述系统也包括检测器工具，其适合接收包括在所述发射的波长范围内的所述至少两个波长范围内的光，并在所述材料中经过了所选择的长度，以及分析工具，其用于基于在所述至少两个波长范围中的材料中的所测量的吸收而评估材料的情况。

Measurement of the properties of organic materials

Includes a measuring system for measuring the properties of an organic material such as meat: the light source unit, which emits light in at least one of the selected wavelength range, the optical ring light source unit for the introduction to the coupling in the material, the system also comprises a detection tool, the suitable for receiving included in the emission wavelength range of the at least two in the wavelength range of light, and after a selected length in the material, as well as the analysis tool for assessment of materials by measuring the absorption in the wavelength range of at least two materials based on while.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及用于测量有机材料(例如，受到改变材料的某些光学性质的外部影响)的性质的系统和方法。本专利技术特别涉及如同加热的肉(包括鱼和白肉)的有机材料。传统上，在烹调期间监视肉或类似物已经通过测量肉的温度并把温度与肉的已知的性质比较进行，例如，声明肉在65℃时达到中等熟。然而，这是缓慢的测量，并因此，过程可能停止得太晚了。而且，这并不足够可靠，因为这取决于传感器的位置以及准备的肉的种类，并且经常是在决定处于期望的终点之前为了便于观察颜色而切开肉。WO2004/106899描述了用于通过把光传输到肉中并且测量由材料反射的光的光谱来测量肉的颜色的方法。虽然解决方案接近于实际，然而人工检查具有一些缺点，因为测量非常局部接近于传感器，并且因为反射将取决于肉的类型以及存活期和一般情况而在很大程度上变化，所以光谱很难测量。同样在EP0416658、EP0402877、US5239180、US6118542和DE10109246中论述了类似的解决方案，而US6563580通过短路径长度测量通过肉的直接传输。因此，本专利技术的目标是提供测量系统和方法，其提供了用于监视和检查像是肉、鱼等材料的可靠的光学方法。这是按照在所附的权利要求中描述的而获得的。因此，由于测量相比于传统的温度测量所增加的速度，有可能在探头插入时连续测量期望的性质。此外，有可能包括深度感测，其用于沿着深度分析所测量的性质。因此，本专利技术既利用测量与化学反应相关的光谱中的仅一部分光谱，或与另一个进程(诸如，在有机材料中蛋白质的变性)相关的散射性质，又通过监视在材料中已经经过预先确定长度的光来调查材料的量。将参考通过示例的方式示出本专利技术的附图来更加详细描述本专利技术。图1a、b根据本专利技术示出了探头。图2a-f根据本专利技术示出用于测量的探头的不同实施例。图3根据本专利技术的一个实施例示出测量单元。图4a、b示出用于选择性地测量光谱范围的两个可能的测量序列。图5a、b示出化学反应的示例以及与在加热的肉中一个已知反应相关的光谱中的改变。图6a、b示出在牛肉和鸡肉中的光谱之间的区别。图7是示出本专利技术的优选用途的流程图。如在图1a和图1b中示出的，本专利技术主要涉及用于使用要穿入材料的叉状物、套圈或类似物1、2、3来测量有机材料的性质的系统或单元。套圈可以具有使其容易穿入材料的厚度，出于实际原因是2-5毫米，但是有可能降至1毫米。所要求的厚度使其优选使用光导，诸如在套圈中的光纤，其把光引导向电子单元6并且从电子单元6引导光。在图1a中，该单元由具有两个套圈3的叉状物组成，每个套圈3均包括光导1、2，光导1、2用于把光引导到有机材料中，并且从有机材料把光引导到包括光源单元4、光检测器单元5以及电子电路6(诸如分析单元、显示器等)的手柄中。通过把电子器件定位在套圈外侧以及在电子单元6中来避免使电路暴露于可能对有机材料施加的温度变化。如以下将论述的，光源单元和检测器单元可以是不同类型的，重要的方面是光在对于提供相关的测量必需的波长处进行传输和接收。因此，光源单元4可以是发射具有大波长范围的光的单一光源，并且对应的接收器单元可以包括进行滤波或以其它方式适合于接收在特定波长内的光的多个检测器。可以使用源和检测器的兼容对或者以下论述的复用方案。如果有机材料的一些性质已知，例如是红肉，则检测可以限于为了测量期望的光谱特征从而更容易进行检测而选择出的波长范围中的子集。在图1b中，在叉状物3与检测器和处理单元(例如，到光源、检测器和处理单元4、5、6)之间使用柔性光导束7。该单元于是也可以实现为现有装备(诸如，烤箱)的一部分。在图2a、b、c中，示出本专利技术的三个实施例，其显示了通过材料的不同的光传播。在图2a中，采用如在图1a、b中的用于照明和检测的单独的套圈的实现，显示了光从与光源4耦合的第一套圈1通过材料8传播到与检测器耦合的第二套圈2的方式。尖部可以是倾斜的，使之较容易插入。如可以从绘图中看到的，光导端部并不相互直接对准，所以不仅测量了直接通过材料传输的光，而且测量了在材料中散射的光。(在文献中经常将这描述为“互相作用”或“半穿透半反射”)。可以依据情况而选择光导端部的方向，但应当优选为并不相互直接对准(在文献中经常将这描述为传输)。测量的质量将取决于在照明纤维和检测之间的距离。长距离将增加所测量的量，使得结果对于在物体中的随机变化较不敏感。在光谱中的微弱的特征也将变得更显著并且更容易测量。然而，光的亮度(信号强度)将在距离增加时(特别是在散射和/或吸收很大的波长区域中)强烈降低。因此，最佳距离可以取决于所选择的波长范围和所测量的材料的性质，并且所选择的距离应该是为了期望的材料和波长范围而给出合理的性能的折衷方案。测试已显示：在15毫米以上的距离给出非常低的信号，并且如果距离在1毫米以下，则结果将更接近于具有较不显著的特征的反射测量。对于很多测量情况，将优选3-8毫米的距离，但取决于材料和情况。在图2b中，只使用一个套圈，其中，光在套圈端部进入材料，并且散射的光由在套圈的侧部上的第二光导2接收。另外，图2b示出结合图1b同样提到的光导束7。在图2c中，额外的接收纤维使得有可能以两个路径长度进行测量。可能的实现是把额外的光接收纤维2连接于单独的检测器，使得路径均可以被同时测量，即，两个检测器单元/一个源配置。这反过来也可以做到，即，一个检测器单元/两个照明源配置。既然如以上论述的最佳距离取决于波长范围和要测量的材料，那么具有两个距离的仪器将会更灵活，并且将有可能提取关于所测量的材料的更准确的信息，例如，基于在材料中的局部区别或者光谱是否取决于散射距离(例如，材料是否相对透明)。使用例如一个光源点和从光源开始沿着套圈在不同距离定位的两个检测器点来提取更多散射信息。可选地，使用例如一个光源点和沿着套圈以相等的距离而定位在源点的对侧上的两个检测器点，也可以测量剖面中的指示。图2d示出高散射介质的简化模型。在一段短距离之后，光子的方向是随机化的。当在发射工具和接收工具之间的距离相比于光子的平均自由路径来说足够长时，发射工具和接收工具的相对取向(角度)是次要的。图2e基本上类似于图2d。跟踪大得多的数量的射线，但仅显示以多于1％的剩余的能量到达检测工具的射线，在这个示例中，相当于大约1000个射线中的1个射线。图2f示出在材料中很少有或没有散射的情况，这是不适合我们的专利技术的情况。图3示出本专利技术的优选实施例，其通过把具有不同波长的LED复用成为一个波导来使用，并且使用在其他波导上的简单检测器。光源单元4包括多个LED11，其通过合适的光学元件10耦合进入光导1。控制器15耦合LED驱动器9，以便按序列从LED发射光。如果LED具有区别光谱，则一系列不同的波长范围将会被传输进有机材料，并且经过接收光导2到达在检测器单元5中的检测器12、放大器13和ADC电路14而被接收。然后，信号通过控制器15处理，并且结果在用户界面(诸如，显示器)上显示。这提供了用于校准、背景校正以及区分不同波长范围的有效工具，其也将在以下论述。图4a示出这个可能的方案，其使用LED的时间复用，并且包括当所有LED都关闭时的周期，以补偿周围的光。下面的四个轨迹17显示用于控制四个LED的信号，上面的轨迹18显示作为结果的检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量系统，其用于测量例如肉的有机材料的性质，所述测量系统包括光源单元，所述光源单元在至少两个所选择的波长范围内发射光，所述光源单元耦合到适合引入到所述材料中的套圈中的光导，所述系统还包括检测器工具，其适合接收包括在所述发射的波长范围内的所述至少两个波长范围内的并在所述材料中经过了所选择的长度的光，以及分析工具，其按照预先确定的序列测量所述接收的光，用于基于因为在所述至少两个不同演变的波长范围中的所述材料中的散射和吸收的组合而产生的所测量的衰减，来评估所述材料的情况。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.28 NO 201405431.一种测量系统，其用于测量例如肉的有机材料的性质，所述测量系统包括光源单元，所述光源单元在至少两个所选择的波长范围内发射光，所述光源单元耦合到适合引入到所述材料中的套圈中的光导，所述系统还包括检测器工具，其适合接收包括在所述发射的波长范围内的所述至少两个波长范围内的并在所述材料中经过了所选择的长度的光，以及分析工具，其按照预先确定的序列测量所述接收的光，用于基于因为在所述至少两个不同演变的波长范围中的所述材料中的散射和吸收的组合而产生的所测量的衰减，来评估所述材料的情况。2.根据权利要求1所述的测量系统，其中，所述检测器工具包括延伸套管长度的至少一部分以用于把光从所述材料引导到至少一个光传感器的光导。3.根据权利要求1所述的测量系统，其中，所述波长范围是基于在加热期间所述材料中的已知化学反应来选择的，从而提供在所述加热期间的情况的状态的指示。4.根据权利要求3所述的测量系统，其中，所述材料是肉，并且所述化学反应涉及所述肉的准备，例如，指示所准备的肉的颜色。5.根据权利要求4所述的测量系统，其中，所述波长范围处于被优化用于在加热期间测量蛋白质变性的范围，包括IR附近，特别是900-1000纳米。6.根据权利要求4所述的测量系统，其中，所述波长范围在600-650纳米、700-720纳米、750-780纳米以及790-840纳米的范围中。7.根据权利要求1所述的测量系统，其中，所述分析基于以所述材料的所测量的光学特征为基础的聚类分析。8.根据权利要求1所述的测量系统，其中，所述光源单元由至少两个发光二极管(LED)组成，每个发射在所述选择的波长范围中的一个波长范围内的光。9.根据权利要求1所述的测量系...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔恩·丘迪，马里恩·奥法雷尔，
申请(专利权)人：辛特福特图有限公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO