本实用新型专利技术公开了一种便携式猕猴桃糖度无损检测装置，属于农产品光谱无损检测领域。解决的技术问题是提供一种适用于猕猴桃且检测结果稳定的糖度无损检测装置。本实用新型专利技术包括外壳、主控模块、风扇、光源模块、隔热挡板、光谱检测模块、探头模块、测量按键、显示屏、电源开关、充电电池、充电接口。光源模块发出的光通过探头模块射入猕猴桃内部，发生漫透射；漫透射光由探头模块传导至光谱检测模块，主控模块控制光谱检测模块获得可见/近红外光谱数据；主控模块将数据处理后得到该猕猴桃糖度值并显示在显示屏上。本实用新型专利技术可用于猕猴桃产后分级，也可用于猕猴桃果实生长监测，有助于提高猕猴桃糖度检测效率，增加经济效益。
【技术实现步骤摘要】
便携式猕猴桃糖度无损检测装置
本技术涉及农产品光谱无损检测领域，尤其涉及一种猕猴桃糖度无损检测装置。
技术介绍
猕猴桃果实细腻多汁，营养丰富，深受人们喜爱。我国猕猴桃种植面积世界第一。糖度是猕猴桃重要的内部品质指标，不仅是消费者挑选猕猴桃的重要依据，还是果实生长监测及产后分级的主要依据。传统的猕猴桃糖度测量使用糖度计测量，测量时先将猕猴桃样品榨汁，然后将其滴入糖度计中检测，检测会损伤猕猴桃，因此能够无损检测猕猴桃糖度的装置成为迫切需要。利用可见/近红外光谱预测猕猴桃糖度的方法具有方便、快速、无损、成本低廉、环境友好的特点。猕猴桃在成熟过程中，有机分子含量会随着成熟度变化而变化，果肉及果皮颜色也会随着成熟度而发生变化，通过扫描其可见光谱，可以得到包含猕猴桃果肉及果皮颜色特征信息的光谱数据。近红外光谱区与有机分子中含氢基团振动的合频和各级倍频的吸收区一致，这些含氢基团吸收频率特征性强，受分子内外环境的影响小，在近红外谱区比中红外谱区的样品光谱特性更稳定。通过扫描近红外光谱，可以得到包含猕猴桃糖度特征信息的光谱数据。利用猕猴桃样品的可见/近红外光谱数据和糖度数据，通过数学建模算法，建立数学模型，即可实现猕猴桃糖度的预测。“猕猴桃近红外光谱无损检测技术研究”（陈香维；西北农林科技大学博士研究生论文）一文中指出：“采用12000～4000cm-1的近红外光谱对不同产地、不同果园、不同储藏期、不同成熟度猕猴桃的可溶性固形物含量的检测是可行的。”糖度中85%左右的成分是可溶性固形物，因此常以可溶性固形物含量反映糖度。该文章还指出：“在11991.6～5446.2cm-1光谱范围内，近红外漫反射光谱与猕猴桃糖度含量之间呈显著的线性相关”。该文章也详细地说明了利用猕猴桃近红外光谱数据及糖度数据，建立猕猴桃糖度预测模型的详细过程。文中基于偏最小二乘法（PLS）建立的猕猴桃糖度预测模型，决定系数R2为93.65，预测集均方根误差RMSEP为0.656；文中基于误差反向传播学习算法（BP）建立的人工神经网络模型，决定系数R2为89.8273，预测集均方根误差RMSEP为0.3256。“基于近红外光谱的猕猴桃糖度无损检测方法的研究”（宋思哲；西北农林科技大学硕士研究生论文）一文中指出：“赤道糖度与猕猴桃总糖度的相关性R²为0.972，果柄糖度与猕猴桃总糖度相关性R²为0.945，果萼糖度与猕猴桃总体糖度的相关性R²为0.958，最终选取赤道为进行近红外无损检测猕猴桃糖度的测试部位。”文中详细说明了利用偏最小二乘法（PLS）、支持向量机（SVM）和最小二乘支持向量机（LSSVM）三种数学建模方法，配合Savitzky-Golay平滑方法（SG）和标准正态量变换（SNV）两种预处理方法以及无信息变量消除法（UVE）和连续投影算法（SPA）两种特征波长提取算法建立猕猴桃糖度预测模型的详细过程。“Vis/NIRspectroscopyandchemometricsforthepredictionofsolublesolidscontentandacidity(pH)ofkiwifruit”（AliMoghimi等，BiosystemsEngineering）一文中指出：利用可见/近红外光谱预测猕猴桃内部品质参数是可行的，例如可溶性固形物含量及pH含量；由于可见/近红外光谱检测技术具有检测时间短、成本低的特点，利用该技术开发水果内部品质特征无损检测设备是可行的；文中还指出：利用主成分分析法（PCA）和偏最小二乘法（PLS）建立的猕猴桃可溶性固形物预测模型的相关系数为0.93，预测集均方根误差RMSEP为0.259。虽然可见/近红外光谱技术在猕猴桃糖度无损检测研究中取得了许多成果，但是还没有将该方法应用于生产实践中的便携式猕猴桃糖度无损检测装置。传统的光谱检测装置体积大、价格昂贵，仅适合科研院所、企业等使用。同时，猕猴桃果实复杂的结构增加了开发猕猴桃无损检测装置的难度。猕猴桃表面有细小点状突起，表面粗糙度极大且有毛绒纤维覆盖，毛绒纤维的长短、粗细、软硬和数量均与猕猴桃品种有关；猕猴桃果实内部结构复杂，果肉间有沿径向呈辐射状相间排列的浅色絮状物，果实中轴上着生大量种子；猕猴桃果实各部分的糖度含量也存在差异。利用传统标准漫反射光纤探头采集猕猴桃可见/近红外光谱时，该光纤探头通常仅有单根测量光纤且光纤直径较细，易受猕猴桃结构影响，光谱数据稳定性差，同一测量点附近多次测量的结果重复性较低；同时，使用传统漫反射测量方法测量时，光纤探头与猕猴桃有一定间距，可见/近红外光谱虽能够穿透猕猴桃果皮到达果实内部，但获得的光谱数据中果皮直接反射的光谱数据占大多数；若将光纤探头紧贴猕猴桃表面时，猕猴桃表面结构对光谱数据的影响将增加，光谱数据稳定性下降。中国专利公告号CN205643156U，公告日2016年10月12日，专利名称为“一种便携式葡萄糖度近红外检测装置”，该申请公开了“一种便携式葡萄糖度近红外检测装置，包括工作对象是葡萄（0）；其特征在于：设置有外壳（1）、Arm架构的嵌入式主板（2）、触摸显示屏（3）、LED灯开关（4）、电源按键（5）、start按键（6）、供电电池（7）和近红外采样模块（8）；其位置和连接关系是：在外壳（1）的正面右上角开设圆孔安装近红外采样模块（8），在近红外采样模块（8）下方设置有LED灯开关（4）、电源按键（5）和start按键（6），在外壳（1）的正面靠左镶嵌触摸显示屏（3），在外壳（1）的内部设置有Arm架构的嵌入式主板（2）和供电电池（7）；触摸显示屏（3）、LED灯开关（4）、电源按键（5）、start按键（6）、供电电池（7）和近红外采样模块（8）的近红外光源（8.3）和检测器（8.4）分别与Arm架构的嵌入式主板（2）电气连接。”然而该装置是为葡萄糖度检测设计的专用装置，仅适合检测葡萄糖度，对于猕猴桃糖度检测无能为力；该装置具体实施方式中描述：“检测器8.4是一种光谱收集装置，主要部件是InGaAs/lnAs光电二极管，将光信号转换成电信号。”检测器主要部件是InGaAs/lnAs光电二极管，该类二极管易受工作环境温度影响，检测结果稳定性难以保证；该装置为盒式设备，在手持使用时，需要保持该装置水平、稳定，存在一定的使用不便。中国专利公告号CN203732438U，公告日2014年07月23日，专利名称为一种便携式近红外检测装置，该申请公开了“一种便携式近红外检测装置，其特征在于，是由显示器（1）、检测装置（2）、近红外光源（3）和微控制器（4）组成；本装置呈手枪状，装置上还设有按键（5）；近红外光源（3）通过检测装置（2）对样品进行扫描，检测装置（2）将扫描信号输入微控制器（4）中，微控制器（4）对接收的信号进行分析并处理后显示在显示器（1）上。”该专利要解决的技术问题是：“传统装置较大不宜携带的问题。”由该专利的
技术介绍
介绍：“近红外食品品质检测装置是根据食品（肉类、食用油、乳品、谷物与果蔬等）中各种有代表性的有机成份在近红外光谱区域的光学吸收特性、各成份的最强吸收波长的不同，吸收强度与粮食有机含量间的正比关系，通过对样品己知化学成份含量与其近红外光谱测定结果回归分析，建立起定标方程，即本文档来自技高网...
【技术保护点】
便携式猕猴桃糖度无损检测装置，其特征在于：包括外壳（1）、主控模块（2）、光源模块（4）、光谱检测模块（6）、探头模块（7）、测量按键（8）、显示屏（9）、电源开关（10）、充电电池（11）、充电接口（12）；所述主控模块（2）分别与所述电源开关（10）、所述显示屏（9）、所述充电电池（11）、所述测量按键（8）、所述光源模块（4）、所述光谱检测模块（6）相连，所述充电接口（12）与所述充电电池（11）相连；所述光谱检测模块（6）获取的光谱是可见/近红外光谱；所述探头模块（7）包括探头（7‑1）、探测光纤（7‑2）、照明光纤（7‑3），所述探头（7‑1）通过所述照明光纤（7‑3）与所述光源模块（4）相连，所述探头（7‑1）通过所述探测光纤（7‑2）和所述光谱检测模块（6）相连；所述探测光纤（7‑2）是石英光纤，所述探测光纤（7‑2）的探头端外侧包有金属内筒（7‑1‑2），所述金属内筒（7‑1‑2）中由聚光透镜压圈（7‑1‑3）固定有聚光透镜（7‑1‑4），所述聚光透镜（7‑1‑4）的焦点位于所述探测光纤（7‑2）的探头端端面上，所述探测光纤（7‑2）的另一端通过探测光纤接头（7‑2‑1）与所述光谱检测模块（6）连接；所述照明光纤（7‑3）由石英光纤集束组成，所述照明光纤（7‑3）的探头端呈环形排列于所述金属内筒（7‑1‑2）外侧且外层包有金属外筒（7‑1‑1），所述金属内筒（7‑1‑2）端面高于所述金属外筒（7‑1‑1）端面，所述照明光纤（7‑3）的光源端紧密排列成柱状，外侧包有金属外壳（7‑3‑1），所述金属外壳（7‑3‑1）中由耦合透镜压圈（7‑3‑2）固定有耦合透镜（7‑3‑3），所述耦合透镜（7‑3‑3）的中心线与所述照明光纤（7‑3）的光源端中心线重合，所述照明光纤（7‑3）通过所述金属外壳（7‑3‑1）与所述光源模块（4）连接；所述光源模块（4）与所述光谱检测模块（6）之间设有隔热挡板（5），所述光源模块（4）后端设有风扇（3），所述外壳（1）上设有通风孔（1‑1）。...
【技术特征摘要】
1.便携式猕猴桃糖度无损检测装置，其特征在于：包括外壳（1）、主控模块（2）、光源模块（4）、光谱检测模块（6）、探头模块（7）、测量按键（8）、显示屏（9）、电源开关（10）、充电电池（11）、充电接口（12）；所述主控模块（2）分别与所述电源开关（10）、所述显示屏（9）、所述充电电池（11）、所述测量按键（8）、所述光源模块（4）、所述光谱检测模块（6）相连，所述充电接口（12）与所述充电电池（11）相连；所述光谱检测模块（6）获取的光谱是可见/近红外光谱；所述探头模块（7）包括探头（7-1）、探测光纤（7-2）、照明光纤（7-3），所述探头（7-1）通过所述照明光纤（7-3）与所述光源模块（4）相连，所述探头（7-1）通过所述探测光纤（7-2）和所述光谱检测模块（6）相连；所述探测光纤（7-2）是石英光纤，所述探测光纤（7-2）的探头端外侧包有金属内筒（7-1-2），所述金属内筒（7-1-2）中由聚光透镜压圈（7-1-3）固定有聚光透镜（7-1-4），所述聚光透镜（7-1-4）的焦点位于所述探测光纤（7-2）的探头端端面上，所述探测光纤（7-2）的另一端通过探测光纤接头（7-2-1）与所述光谱检测模块（6）连接；所述照明光纤（7-3）由石英光纤集束组成，所述照明光纤（7-3）的探头端呈环形排列于所述金属内筒（7-1-2）外侧且外层包有金属外筒（7-1-1），所述金属内筒（7-1-2）端面高于所述金属外筒（7-1-1）端面，所述照明光纤（7-3）的光源端紧密排列成柱状，外侧包有金属外壳（7-3-1），所述金属外壳（7-3-1）中由耦合透镜压圈（7-3-2）固定有耦合透镜（7-3-3），所述耦合透镜（7-3...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭文川，李伟强，杨彪，李倩倩，刘大洋，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。