驰豫光谱检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种驰豫光谱检测装置及方法，包括计算机，可见/近红外光谱仪，设于不透光的样品池中的样品托盘，卤素灯，与卤素灯电连接的光源控制器和光纤探头；样品池上设有采集端，光纤探头通过双分叉光纤分别与可见/近红外光谱仪和卤素灯连接，计算机与可见/近红外光谱仪数据连接。本发明专利技术具有检测效率高，检测精度高的特点。

Measuring device and method of relaxation spectroscopy

The invention discloses a relaxation spectrum detection device and method, including computer, visible / near infrared spectroscopy, a sample tray, a sample pool opaque in halogen lamps, halogen lamps and electric light source controller and optical fiber probe connection; sample pool has acquisition terminal, optical fiber optical fiber probe is respectively connected with the visible / near infrared spectrometer and halogen lamp through the double bifurcation, computer and visible / near infrared spectrometer data connection. The invention has the characteristics of high detection efficiency and high detection precision.

【技术实现步骤摘要】
驰豫光谱检测装置及方法
本专利技术涉及光谱检测
，尤其是涉及一种检测效率高，检测精度高的驰豫光谱检测装置及方法。
技术介绍
现状：可见/近红外光谱分析技术具有简便、无损、快速、适合多种状态分析对象及适合在线检测的优点，其在食品工业具有广阔的应用前景。现有设备主要缺陷在于：(1)目前光谱检测技术采用的都是静态光谱技术，只关注光束照射到检测样品上达到稳定之后的反射或者投射光参数特性。(2)食品样品品质的其内部化学成分的特征官能团在饱和光谱照射和强度控变光谱照射之下，对光谱的吸收作用是不同的，检测精度低。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是为了克服现有技术中的光谱检测方法检测精度低的不足，提供了一种检测效率高，检测精度高的驰豫光谱检测装置及方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种驰豫光谱检测装置，包括计算机，可见/近红外光谱仪，设于不透光的样品池中的样品托盘，卤素灯，与卤素灯电连接的光源控制器和光纤探头；样品池上设有采集端，光纤探头通过双分叉光纤分别与可见/近红外光谱仪和卤素灯连接，计算机与可见/近红外光谱仪数据连接。本专利技术在目前国内驰豫光谱检测
属于首创。(1)本专利技术所陈述的内容，应用价值在于其拓展性。通过单频率光源驰豫光谱检测技术、多频率光源驰豫光谱检测技术、非线性信号分析技术的综合应用，可通过对现有可见/近红外光谱设备进行现代化改造，使每台传统可见/近红外光谱仪具备智能判断检测功能，实现食品品质精准检测的目标，解决传统可见/近红外光谱检测设备不能准确检测食品品质的技术难题，全面提升食品质量安全检测能力。(2)食品样品品质的其内部化学成分的特征官能团在饱和光谱照射和强度控变光谱照射之下，对光谱的吸收作用是不同的，但是目前尚未有依据强度控变光谱照射下，分析动态光谱变化关键特征来表征食品品质状况的研究。(3)驰豫就是体系从非平衡态回归平衡态的过程，当一束光以强度逐渐增加打到某个被测样品上的时候，样品内部各类官能团出现对其特殊敏感频率光谱的逐渐吸收过程，此时被吸收过的反射/投射光谱的特征与传统光谱并不一致，原因在于官能团驰豫吸收过程。(4)利用驰豫光谱技术，可以更准确的确定食品的品质状况。作为优选，样品池包括壳体、设于壳体内并位于样品托盘上方的环形轨道和设于壳体上部的电机；采集端位于环形轨道上，光纤探头位于采集端上，壳体上部设有圆筒，圆筒通过连接杆与光纤探头连接，圆筒上部与电机的转轴连接，计算机与电机电连接。一种驰豫光谱检测装置的方法，包括如下步骤：(3-1)开启光源控制器，打开卤素灯，打开可见/近红外光谱仪，准备采集检测信号；(3-2)在光源控制器中设定卤素灯的光强度上升速率和测量周期T；将测量周期T划分为N个时间段；在各个时间段内，卤素灯从最小光强度到最大光强度逐渐变化；(3-3)将食品样品置于样品托盘上，用遮光布将样品池罩住；设定采集端在环形轨道上的R个位置，设定位置序号为K，K∈(1，2，3，…，R)；K的初始值为1；(3-4)计算机控制电机带动采集端沿环形轨道运行到第K个位置；(3-5)卤素灯发出光照射食物样品，光纤探头获取食物的反射光，可见/近红外光谱仪对检测的光谱曲线进行分析；(3-6)当K＜R，使K增加1，转入步骤(3-4)；否则，转入步骤(3-7)；(3-7)对被测样品的R个光学特性成像；(3-8)做出样品品质的判断。作为优选，步骤(3-5)包括如下步骤：(4-1)选取光谱曲线中的M个特征峰的波长作为特征波长点，计算每个特征波长点在当前时间段的光强度和前一时间段的光强度变化数值；设定变量i为特征波长点的序号，1＜i≤M；设定变量j为每个时间段的序号，1＜j≤N；设定第i个特征波长点在j时间段测量的光谱强度变化数值为hij，构成如下光谱强度变化矩阵：(4-2)设定光谱强度变化速率vij为：Δt为相邻时间段的时间间隔；(4-3)将光谱强度变化矩阵转化为光谱变化速率矩阵：(4-4)选取光谱曲线的测量波长频段中点作为基准点，将光谱曲线中与vij相对应的特征波长点与频段中点的连线，设定连线与横轴正方向的夹角为θ；(4-5)利用公式对vij进行修正，得到修正后的速度数据vij(θ)；列出两个不同的vij(θ)速度数据之间的连线方程Tijk；利用各个连线方程Tijk计算得到各条连线交点的坐标Jijk(ax，ay)，p通常取sin(θ)。作为优选，步骤(3-7)包括如下步骤：(5-1)选出所有速度数据vij(θ)中的最大速度vmax和最小速度vmin；(5-2)利用公式计算每个vij(θ)的第一成像因子fl1和第二成像因子fl2；(5-3)根据fl2确定是属于黄色还是绿色，再根据fl1判定属于黄色或绿色的色度，从而建立起特征值到黄色-绿色区域的对应映射，将fl1和fl2映射到绿色和黄色之间的某种颜色成像，得到每个测量位置的光学特性图像；(5-4)设R个图像的每个像素点的色度分别为IM1，IM2，…，IMR，设每幅图像在测量的时候，光纤探头与水平面所成的角度分别为：σ1，σ2，……，σR；则R个图像的融合图像的每个像素点的色度作为优选，步骤(3-8)包括如下步骤：融合图像为印刷四色模式，包括四种标准颜色：C值表示青色，M值表示品红色，Y值表示黄色，K值表示黑色；将图像中标号为40和48的颜色接合起来，形成16阶色彩区域段；将融合图像中的淡黄色区域与淡绿色区域接合起来，作为黄色和绿色的连接部分，形成黄色绿色的连续区域；如果融合图像中Y值≥80的绿色像素点占总像素点数的15％以下，计算机做出样品品质良好的判断；如果融合图像中Y值≥80的绿色像素点占总像素点数的15％以上且45％以下，计算机做出样品品质合格的判断；如果融合图像中Y值≥80的绿色像素点占总像素点数的45％以上，计算机做出样品品质差，不可食用的判断。作为优选，M为6，6个特征波长点分别为607.67nm、664.55nm、730.94nm、546.04nm、799.11nm和890.47nm波长点。作为优选，还包括与计算机电连接的亮度传感器，亮度传感器位于光纤探头对面的样品池中，当检测到的漫反射信号强度低于100坎德拉的情况下，计算机控制光源控制器迅速将漫反射光强调节到100坎德拉之上。因此，本专利技术具有如下有益效果：检测效率高，检测精度高。附图说明图1是本专利技术的一种结构图；图2是本专利技术的一种光谱曲线图；图3是本专利技术的特征波长点的一种光强度变化图；图4是本专利技术所使用的色度图；图5是本专利技术的一种流程图；图6是本专利技术的样品池的一种结构示意图。图中：计算机1、可见/近红外光谱仪2、采集端3、卤素灯4、光源控制器5、光纤探头6、壳体7、环形轨道71、电机72、圆筒73、连接杆74、样品托盘8、苹果9。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的描述。如图1所示的实施例是一种驰豫光谱检测装置，包括计算机1，可见/近红外光谱仪2，设于不透光的样品池中的样品托盘8，卤素灯4，与卤素灯电连接的光源控制器5和光纤探头6；样品池上设有采集端3，光纤探头通过双分叉光纤分别与可见/近红外光谱仪和卤素灯连接，计算机与可见/近红外光谱仪数据连接。如图6所示，样品池包括壳体7、设于壳体内并位于样品托盘8上方的环形轨道71和设于壳体上部的电机72本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驰豫光谱检测装置，其特征是，包括计算机(1)，可见/近红外光谱仪(2)，设于不透光的样品池中的样品托盘(8)，卤素灯(4)，与卤素灯电连接的光源控制器(5)和光纤探头(6)；样品池上设有采集端(3)，光纤探头通过双分叉光纤分别与可见/近红外光谱仪和卤素灯连接，计算机与可见/近红外光谱仪数据连接。

【技术特征摘要】
1.一种驰豫光谱检测装置，其特征是，包括计算机(1)，可见/近红外光谱仪(2)，设于不透光的样品池中的样品托盘(8)，卤素灯(4)，与卤素灯电连接的光源控制器(5)和光纤探头(6)；样品池上设有采集端(3)，光纤探头通过双分叉光纤分别与可见/近红外光谱仪和卤素灯连接，计算机与可见/近红外光谱仪数据连接。2.根据权利要求1所述的驰豫光谱检测装置，其特征是，样品池包括壳体(7)、设于壳体内并位于样品托盘上方的环形轨道(71)和设于壳体上部的电机(72)；采集端位于环形轨道上，光纤探头位于采集端上，壳体上部设有圆筒(73)，圆筒通过连接杆(74)与光纤探头连接，圆筒上部与电机的转轴连接，计算机与电机电连接。3.一种基于权利要求2所述的驰豫光谱检测装置的方法，其特征是，包括如下步骤：(3-1)开启光源控制器，打开卤素灯，打开可见/近红外光谱仪，准备采集检测信号；(3-2)在光源控制器中设定卤素灯的光强度上升速率和测量周期T；将测量周期T划分为N个时间段；在各个时间段内，卤素灯从最小光强度到最大光强度逐渐变化；(3-3)将食品样品置于样品托盘上，用遮光布将样品池罩住；设定采集端在环形轨道上的R个位置，设定位置序号为K，K∈(1，2，3，…，R)；K的初始值为1；(3-4)计算机控制电机带动采集端沿环形轨道运行到第K个位置；(3-5)卤素灯发出光照射食物样品，光纤探头获取食物的反射光，可见/近红外光谱仪对检测的光谱曲线进行分析；(3-6)当K＜R，使K增加1，转入步骤(3-4)；否则，转入步骤(3-7)；(3-7)对被测样品的R个光学特性成像；(3-8)做出样品品质的判断。4.根据权利要求3所述的驰豫光谱检测装置的检测方法，其特征是，步骤(3-5)包括如下步骤：(4-1)选取光谱曲线中的M个特征峰的波长作为特征波长点，计算每个特征波长点在当前时间段的光强度和前一时间段的光强度变化数值；设定变量i为特征波长点的序号，1＜i≤M；设定变量j为每个时间段的序号，1＜j≤N；设定第i个特征波长点在j时间段测量的光谱强度变化数值为hij，构成如下光谱强度变化矩阵：(4-2)设定光谱强度变化速率vij为：Δt为相邻时间段的时间间隔；(4-3)将光谱强度变化矩阵转化为光谱变化速率矩阵：(4-4)选取光谱曲线的测量波长频段中点作为基准点，将光谱曲线中与vij相对应的特征波长点与频段中点的连线，设定连线与横轴正方向的夹角为θ；(4-...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑豪男，龚志涵，宁李涛，邵晨宁，祝鹏江，叶文俊，杨鑫，叶振龙，李剑，惠国华，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33