一种水果重金属在线检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了水果重金属在线检测装置及方法，属于光谱分析技术领域，该装置包括光谱测量单元和控制单元，光谱测量单元与控制单元电性连接；光谱测量单元包括激光诱导击穿光谱测量单元、数据检测单元，激光诱导击穿光谱测量单元与数据检测单元电性连接；激光诱导击穿光谱测量单元包括用于生成激光的激光器、及用于使得激光进行聚焦的聚焦透镜，聚焦透镜位于激光器的下方；数据检测单元，用于采集光谱信号并形成光谱数据；控制单元，用于根据光谱数据计算样品水果中的重金属含量。本发明专利技术公开的装置能够避免测量误差；对样品水果数量要求不多，在冶金、食品质量安全、环境监测等领域具有发展潜力，对推动激光诱导击穿光谱技术实用化具有现实意义。

【技术实现步骤摘要】
一种水果重金属在线检测装置及方法
本专利技术涉及光谱分析
，更具体的，涉及一种水果重金属在线检测装置以及用于上述装置的一种水果重金属在线检测方法。
技术介绍
食品质量安全越来越成为社会关注的焦点。随着水果产量的不断增加和人们生活水平的不断提高，消费者不仅对水果外表质量注重选择，更看重水果的内部品质，如农药残留、重金属含量等。目前国内的水果质量分级技术较为成熟的是在水果的外部品质方面分级，如大小、颜色等，然而近几年，在水果内部品质方面的研究也发展很快，但是多数研究都是针对口感、糖度等内部品质来进行分级的，而对水果中重金属含量的快速在线检测分离装置研究方面较少。在传统的对食品重金属污染测量应用中，经典方法通常采用浓酸消解样品，使重金属以自由离子形态存在于酸性溶液中，再用原子吸收光谱法、等离子体质谱法或电感耦合等离子体发射光谱法等测定，但是，这些方法存在着耗时、费力、不能实现现场分析检测，且易形成样品食品的次污染。因此为了有效保护水果产业的健康发展，进一步提高我国水果质量安全水平，发展出能在线检测水果是否安全的分离装置是具有重要的实际意义。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题在于提出一种水果重金属在线检测装置及方法，用以解决现有技术中存在着耗时、费力、不能实现现场分析检测，且易形成样品食品的二次污染的问题。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种水果重金属在线检测装置，包括光谱测量单元和控制单元，所述光谱测量单元与所述控制单元电性连接；所述光谱测量单元包括激光诱导击穿光谱测量单元、数据检测单元，所述激光诱导击穿光谱测量单元与所述数据检测单元电性连接；所述激光诱导击穿光谱测量单元包括用于生成激光的激光器、及用于使得所述激光进行聚焦的聚焦透镜，所述聚焦透镜位于激光器的下方；所述数据检测单元，用于采集光谱信号并形成光谱数据；所述控制单元，用于根据所述光谱数据计算样品水果中的重金属含量；所述激光器生成的激光通过所述聚焦透镜形成聚焦激光，所述聚焦激光击打在所述样品水果表面，所述样品水果表面气化产生激光诱导等离子体，所述数据检测单元依据所述激光诱导等离子体产生光谱数据，所述控制单元对所述光谱数据进行分析，得到所述样品水果中的重金属含量。优选地，所述数据检测单元包括用于收集所述光谱信号的采集透镜、光探测器、光谱仪及计算机；所述光探测器与所述光谱仪通过光纤连接，所述光谱仪与所述计算机电性连接，所述采集透镜位于所述光探测器的下方；所述光探测器，用于探测所述光谱信号，并将所述光谱信号传输至所述光谱仪中；所述光谱仪，用于对所述光谱信号进行光电转化处理并将处理后的光谱信号传输至所述计算机；所述计算机，用于对所述处理的光谱信号进行谱分析处理形成所述光谱数据。优选地，所述激光诱导击穿光谱测量单元还包括自动调焦单元；所述自动调焦单元位于所述激光器与所述聚焦透镜之间；所述自动调焦单元，用于自动调节所述样品水果至所述聚焦透镜之间的距离，以使所述激光透过所述聚焦透镜垂直击打在所述样品水果的表面。优选地，还包括输送单元和进样单元；所述输送单元位于所述进样单元的下方；所述输送单元，用于输送所述样品水果；所述进样单元，用于获取所述样品水果，并与所述输送单元保持同步运转。优选地，所述输送单元包括依次连接的传动电机、传送组件；所述传动电机的动力输出端与传送组件相连；所述传动电机，用于为所述输送单元提供动力，以使所述输送单元运转；所述传送组件，用于传送所述样品水果。优选地，所述激光诱导击穿光谱测量单元还包括位置传感器；所述位置传感器位于所述传送组件的下方；所述位置传感器，用于记录所述样品水果的位置行程。优选地，还包括分离单元，所述分离单元位于所述输送单元的尾部；所述分离单元，用于根据所述样品水果的重金属含量进行自动化分离。优选地，所述分离单元包括电磁阀、第一回收桶和第二回收桶，所述电磁阀、所述第一回收桶和所述第二回收桶均位于所述输送单元的尾部；所述电磁阀，用于实现对所述样品水果的自动化分离；所述第一回收桶，用于回收重金属不合格的所述样品水果；所述第二回收桶，用于回收重金属合格的所述样本水果。优选地，所述控制单元与所述光谱测量单元、所述进样单元及所述传动电机均相连接；所述控制单元，用于协调控制所述光谱测量单元、所述进样单元及所述传动电机，实现所述重金属含量的在线检测。优选地，所述控制单元包括电性连接的数据处理模块、脉冲延时控制器；所述数据处理模块，用于检测所述样品水果的重金属含量；其中，所述数据处理模块是根据所述光谱数据建立的；所述脉冲延时控制器，用于将所述传动电机、所述进样单元、所述激光诱导击穿光谱测量单元和所述电磁阀进行同步控制。优选地，所述激光器为纳秒激光器、皮秒激光器、飞秒激光器中的任一种；所述聚焦透镜和所述采集透镜均为双凸透镜。本专利技术还提供了一种水果重金属在线检测方法，按如下步骤实施：S101：通过激光器产生激光；S102：通过自动调焦单元自动调焦，使所述激光通过聚焦透镜形成聚焦激光；S103：所述聚焦激光击打在所述样品水果表面，所述样品水果表面气化产生激光诱导等离子体；S104：数据检测单元依据所述激光诱导等离子体产生光谱数据；S105：控制单元对所述光谱数进行分析，得到述样品水果中的重金属含量；S106：分离单元根据所述重金属含量，对所述样品水果进行自动化分离。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的一种水果重金属在线检测装置，该装置中，首先，通过激光器产生激光，并通过自动调焦单元调节激光器与聚焦透镜之间的距离，在该装置中增加自动调焦单元能够避免样品水果到聚焦透镜距离不同而导致的测量误差，提高检测的灵敏度、降低检测的误差；然后，通过聚焦透镜使产生的激光聚焦起来垂直击打在样品水果的表面，在样品水果表面气化产生激光诱导等离子体，而激光诱导等离子体能产生光谱信号；接着通过数据检测单元依据激光诱导等离子体产生光谱数据；最后，通过控制单元根据光谱数据计算样品水果中的重金属含量。同时，该装置对样品水果的数量要求不多，避免在线检测的耗时、费力以及对样品水果破坏性小的缺点，另外，该装置在冶金、食品质量安全、环境监测等领域具有很大的发展潜力，对推动激光诱导击穿光谱技术实用化具有重要现实意义。附图说明图1是本专利技术具体实施方式提供的一种基于激光诱导击穿光谱的水果重金属在线检测装置的结构示意图；图2是本专利技术具体实施方式提供的一种基于激光诱导击穿光谱的水果重金属在线检测的具体装置结构图；图3是本专利技术具体实施方式提供的激光诱导击穿光谱测量单元和数据检测单元的装置结构示意图；图4是本专利技术具体实施方式提供的一种基于激光诱导击穿光谱的水果重金属在线检测方法的流程图。图中：1、光谱测量单元；2、控制单元；3、输送单元；4、进样单元；11、激光诱导击穿光谱测量单元；12、数据检测单元；21、数据处理模块；22、脉冲延时控制器；23、光纤；31、传动电机；32、传送组件；51、电磁阀；52、第一回收桶；53、第二回收桶；111、激光器；112、聚焦透镜；113、自动调焦单元；114、位置传感器；120、采集透镜；121、光探测器；122、光谱仪；123、计算机；43、样品水果果盘；44、样品水果；45、激光诱导等离子体。具体实施方式下面结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水果重金属在线检测装置，其特征在于：包括光谱测量单元(1)和控制单元(2)，所述光谱测量单元(1)与所述控制单元(2)电性连接；所述光谱测量单元(1)包括激光诱导击穿光谱测量单元(11)、数据检测单元(12)，所述激光诱导击穿光谱测量单元(11)与所述数据检测单元(12)电性连接；所述激光诱导击穿光谱测量单元(11)包括用于生成激光的激光器(111)、及用于使得所述激光进行聚焦的聚焦透镜(112)，所述聚焦透镜(112)位于激光器(111)的下方；所述数据检测单元(12)，用于采集光谱信号并形成光谱数据；所述控制单元(2)，用于根据所述光谱数据计算样品水果中的重金属含量；所述激光器(111)生成的激光通过所述聚焦透镜(112)形成聚焦激光，所述聚焦激光击打在所述样品水果表面，所述样品水果表面气化产生激光诱导等离子体，所述数据检测单元(12)依据所述激光诱导等离子体产生光谱数据，所述控制单元(2)对所述光谱数据进行分析，得到所述样品水果中的重金属含量。

【技术特征摘要】
1.一种水果重金属在线检测装置，其特征在于：包括光谱测量单元(1)和控制单元(2)，所述光谱测量单元(1)与所述控制单元(2)电性连接；所述光谱测量单元(1)包括激光诱导击穿光谱测量单元(11)、数据检测单元(12)，所述激光诱导击穿光谱测量单元(11)与所述数据检测单元(12)电性连接；所述激光诱导击穿光谱测量单元(11)包括用于生成激光的激光器(111)、及用于使得所述激光进行聚焦的聚焦透镜(112)，所述聚焦透镜(112)位于激光器(111)的下方；所述数据检测单元(12)，用于采集光谱信号并形成光谱数据；所述控制单元(2)，用于根据所述光谱数据计算样品水果中的重金属含量；所述激光器(111)生成的激光通过所述聚焦透镜(112)形成聚焦激光，所述聚焦激光击打在所述样品水果表面，所述样品水果表面气化产生激光诱导等离子体，所述数据检测单元(12)依据所述激光诱导等离子体产生光谱数据，所述控制单元(2)对所述光谱数据进行分析，得到所述样品水果中的重金属含量。2.如权利要求1所述的一种水果重金属在线检测装置，其特征在于：所述数据检测单元(12)包括用于收集所述光谱信号的采集透镜(120)、光探测器(121)、光谱仪(122)及计算机(123)；所述光探测器(121)与所述光谱仪(122)通过光纤连接，所述光谱仪(122)与所述计算机(123)电性连接，所述采集透镜(120)位于所述光探测器(121)的下方；所述光探测器(121)，用于探测所述光谱信号，并将所述光谱信号传输至所述光谱仪(122)中；所述光谱仪(122)，用于对所述光谱信号进行光电转化处理并将处理后的光谱信号传输至所述计算机(123)；所述计算机(123)，用于对所述处理的光谱信号进行谱分析处理形成所述光谱数据。3.如权利要求1所述的一种水果重金属在线检测装置，其特征在于：所述激光诱导击穿光谱测量单元(11)还包括自动调焦单元(113)；所述自动调焦单元(113)位于所述激光器(111)与所述聚焦透镜(112)之间；所述自动调焦单元(113)，用于自动调节所述样品水果至所述聚焦透镜(112)之间的距离，以使所述激光透过所述聚焦透镜(112)垂直击打在所述样品水果的表面。4.如权利要求1所述的一种水果重金属在线检测装置，其特征在于：还包括输送单元(3)和进样单元(4)；所述输送单元(3)位于所述进样单元(4)的下方；所述输送单元(3)，用于输送所述样品水果；所述进样单元(4)，用于获取所述样品水果，并与所述输送单元(3)保持同步运转。5.如权利要求4所述的一种水果重金属在线检测装置，其特征在于：所述输送单元(3)包括依次连接的传动电机(31)、传送组件(32)；所述传动电机(31)的动力输出端与传送组件(32)相连；所述传动电机(31)，用于为所述输送单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚明印，罗子奕，陈添兵，黄林，刘木华，陈金印，饶刚福，
申请(专利权)人：江西农业大学，
类型：发明
国别省市：江西,36