一种白芨品质快速无损检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种白芨品质快速无损检测系统及方法。该系统包括数据处理装置和数据采集装置，数据采集装置包括样品放置模块和气体检测模块，样品放置模块包括样品放置台以及与样品放置台匹配的盖体，样品放置台顶面设有若干个通孔，样品放置台底面设有第一进气孔，第一进气孔与通孔连通，盖体中部设有第一出气孔，盖体上还设有透光窗和喷入孔，气体检测模块包括基座，基座内设有多个独立的气腔，气腔内设有气体传感器，气腔顶部设有第二进气孔，第二进气孔通过导气管路与第一出气孔连通，气腔底部设有第二出气孔，气体传感器与数据处理装置电连接。本发明专利技术能够快速准确的检测出白芨品质，提高了检测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种白芨品质快速无损检测系统及方法
本专利技术涉及白芨检测
，尤其涉及一种白芨品质快速无损检测系统及方法。
技术介绍
白芨为兰科植物白芨的干燥块茎，别名良姜、紫兰。随着我国中医药事业的发展，白芨在临床上的应用日益广泛，用药量迅速增加，占中药饮片销售量比重逐年上升。然而，白芨根茎经过烘干或者冻干加工之后，成为白芨干品，经过分装和包装之后进入物流运输、储藏和零售环节。运输和储藏过程中，由于温湿度等环境因素导致白芨极易发生霉变，而霉变是直接影响白芨药效的主要因素，俗称“霉药不治病”，药材品质下降、失去药效、甚至导致药物中毒和致肿瘤等问题，这是长期困扰着中药学领域的难点之一。因此，市场对于采后干燥处理后白芨品质快速精准检测技术有着迫切的需求。通常，食材、药材品质检测方法包括理化检验、感官品评和仪器检验等方法。理化检验能够检测样品物理化学指标(微生物、硬度、弹性等)情况，依照相关国家标准准确评被测样品的品质质量情况，但是理化检验存在明显不足，如样品前处理难度大、检测有损、时间长等。感官品评法依据人的感觉器官对被测样品的色泽、风味、滋味、硬度等进行综合评判，但不同品评人员由于个体的差异对同一被测样品有一定的品评偏差。仪器分析技术往往依靠大型分析测试仪器，如气相色谱-质谱联用(GC-MS)、高效液相色谱(HPLC)等，该方法能够准确检测样品中某些成分的含量，但是该方法对操作人员的熟练程度有较高的要求，而且大型分析仪器价格非常昂贵，也无法开展现场快速检测。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题，提供了一种白芨品质快速无损检测系统及方法，其能够快速准确的检测出白芨品质。为了解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：本专利技术的一种白芨品质快速无损检测系统，包括数据处理装置和数据采集装置，所述数据采集装置包括样品放置模块和气体检测模块，所述样品放置模块包括样品放置台以及与样品放置台匹配的盖体，所述样品放置台顶面设有若干个通孔，所述样品放置台底面设有第一进气孔，所述第一进气孔与通孔连通，所述盖体中部设有第一出气孔，所述盖体上还设有透光窗和喷入孔，所述气体检测模块包括基座，所述基座内设有多个独立的气腔，所述气腔内设有气体传感器，所述气腔顶部设有第二进气孔，所述第二进气孔通过导气管路与第一出气孔连通，所述气腔底部设有第二出气孔，所述气体传感器与数据处理装置电连接。在本技术方案中，先将被测白芨样品放到样品放置台上，将盖体盖上，将白芨样品与外界隔离开来，接着将纳米级TiO2粉末从喷入孔喷入，纳米级TiO2粉末被喷涂至被测白芨样品表面，然后将紫外光从透光窗射入，照射被测白芨样品，最后将被测白芨样品产生的挥发性气体通入每个气腔，气腔内的气体传感器与挥发性气体接触产生响应信号，数据处理装置对气体传感器产生的响应信号进行采样并进行处理，判断被测白芨样品是否霉变，如果霉变则评估霉变程度。被测白芨样品的检测时间为45秒。纳米级TiO2粉末与紫外光相互作用，产生如下反应：2HO2→O2+H2O2，HO2+h+→H++OH，反应产生的具有氧化性的离子与被测白芨样品表面的水和其它物质发生反应，产生与被测白芨样品品质属性相关联的挥发性物质。作为优选，所述喷入孔有多个，沿圆周方向围成弧形。作为优选，所述喷入孔与喷雾装置连接，所述喷雾装置用于喷出纳米级TiO2粉末。作为优选，所述基座包括相互配合的上壳体、下壳体，所述气腔由位于上壳体上的第一腔体和位于下壳体上的第二腔体构成。作为优选，所述气腔有十个，十个气腔内的气体传感器分别为TGS-825传感器、TGS-821传感器、TGS-826传感器、TGS-822传感器、TGS-842传感器、TGS-813传感器、TGS-2610传感器、TGS-2201传感器、TGS-4161传感器、TP-401传感器。TGS-825传感器用于检测硫化物；TGS-821传感器用于检测氢气等可燃性气体；TGS-826传感器用于检测氨气；TGS-822传感器用于检测酒精、甲苯、二甲苯等；TGS-842传感器用于检测碳氢组分气体(C1～C8)；TGS-813传感器用于检测甲烷、丙烷、丁烷；TGS-2610传感器用于检测丙烷、丁烷；TGS-2201传感器用于检测氮氧化物；TGS-4161传感器用于检测二氧化碳；TP-401传感器用于检测TVOC气体。作为优选，所述盖体与样品放置台铰接。本专利技术的一种白芨品质快速无损检测方法，用于上述的一种白芨品质快速无损检测系统，包括以下步骤：S1：将被测白芨样品放到样品放置台上，将盖体盖上；S2：喷雾装置将纳米级TiO2粉末从喷入孔喷入，纳米级TiO2粉末被喷涂至被测白芨样品表面；S3：打开光源，光源将紫外光从透光窗射入，照射被测白芨样品，被测白芨样品产生的挥发性气体通入每个气腔，气腔内的气体传感器与挥发性气体接触产生响应信号，数据处理装置对气体传感器产生的响应信号进行采样并进行处理，判断被测白芨样品是否霉变，如果霉变则评估霉变程度。作为优选，所述步骤S4中判断被测白芨样品是否霉变的方法包括以下步骤：获取每个气体传感器产生的响应信号，第i个气体传感器在t时刻产生的响应信号为seni(t)，将气体传感器平均响应输入非线性特征提取模型：其中，x(t)为模型因子轨迹函数，ξ(t)为调谐信号，t为时间，k为激励强度，V(x，t)为四势阱势函数，a、b、c、d都为常数，由公式(1)、(2)计算得到：调节k的值，当k＝k1时，达到最大值，所以当k＝k1时信噪比SNR存在特征值，如果SNR特征值的绝对值位于没有霉变白芨样品对应的阈值范围内，则被测白芨样品没有霉变，如果SNR特征值的绝对值位于轻微霉变白芨样品对应的阈值范围内，则被测白芨样品轻微霉变，如果SNR特征值的绝对值位于中度霉变白芨样品对应的阈值范围内，则被测白芨样品中度霉变，如果SNR特征值的绝对值位于重度霉变白芨样品对应的阈值范围内，则被测白芨样品重度霉变。预先取得多个没有霉变白芨样品、多个轻微霉变白芨样品、多个中度霉变白芨样品，分别对这些白芨样品进行检测，得到相应的SNR特征值的绝对值，从而得到每类白芨样品的阈值范围。作为优选，所述步骤S3中的紫外光的波长为350～388nm。作为优选，确定紫外光波长为350～388nm的方法包括以下步骤：以气腔通入被测白芨样品产生的挥发性气体的时间为X轴、气体传感器产生的响应信号为Y轴建立直角坐标系，气体传感器在检测过程中产生响应曲线，响应信号的平均值为mean，响应信号的最大值为max，响应信号的最小值为min，响应上升速率T为响应信号从最小值上升到最大值所需要的时间，折半上升速率t1为响应信号从最小值上升到平均值所需要的时间；以(0，min)、(t1，min)、(t1，mean)三点构建直角三角形，以(0，min)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种白芨品质快速无损检测系统，其特征在于，包括数据处理装置和数据采集装置，所述数据采集装置包括样品放置模块(1)和气体检测模块(2)，所述样品放置模块(1)包括样品放置台(3)以及与样品放置台(3)匹配的盖体(4)，所述样品放置台(3)顶面设有若干个通孔(5)，所述样品放置台(3)底面设有第一进气孔(6)，所述第一进气孔(6)与通孔(5)连通，所述盖体(4)中部设有第一出气孔(7)，所述盖体(4)上还设有透光窗(8)和喷入孔(9)，所述气体检测模块(2)包括基座，所述基座内设有多个独立的气腔，所述气腔内设有气体传感器(10)，所述气腔顶部设有第二进气孔，所述第二进气孔通过导气管路与第一出气孔连通，所述气腔底部设有第二出气孔，所述气体传感器(10)与数据处理装置电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种白芨品质快速无损检测系统，其特征在于，包括数据处理装置和数据采集装置，所述数据采集装置包括样品放置模块(1)和气体检测模块(2)，所述样品放置模块(1)包括样品放置台(3)以及与样品放置台(3)匹配的盖体(4)，所述样品放置台(3)顶面设有若干个通孔(5)，所述样品放置台(3)底面设有第一进气孔(6)，所述第一进气孔(6)与通孔(5)连通，所述盖体(4)中部设有第一出气孔(7)，所述盖体(4)上还设有透光窗(8)和喷入孔(9)，所述气体检测模块(2)包括基座，所述基座内设有多个独立的气腔，所述气腔内设有气体传感器(10)，所述气腔顶部设有第二进气孔，所述第二进气孔通过导气管路与第一出气孔连通，所述气腔底部设有第二出气孔，所述气体传感器(10)与数据处理装置电连接。


2.根据权利要求1所述的一种白芨品质快速无损检测系统，其特征在于，所述喷入孔(9)有多个，沿圆周方向围成弧形。


3.根据权利要求1所述的一种白芨品质快速无损检测系统，其特征在于，所述喷入孔(9)与喷雾装置连接，所述喷雾装置用于喷出纳米级TiO2粉末。


4.根据权利要求1或2或3所述的一种白芨品质快速无损检测系统，其特征在于，所述基座包括相互配合的上壳体(11)、下壳体(12)，所述气腔由位于上壳体(11)上的第一腔体(13)和位于下壳体(12)上的第二腔体(14)构成。


5.根据权利要求1或2或3所述的一种白芨品质快速无损检测系统，其特征在于，所述气腔有十个，十个气腔内的气体传感器(10)分别为TGS-825传感器、TGS-821传感器、TGS-826传感器、TGS-822传感器、TGS-842传感器、TGS-813传感器、TGS-2610传感器、TGS-2201传感器、TGS-4161传感器、TP-401传感器。


6.根据权利要求1或2或3所述的一种白芨品质快速无损检测系统，所述盖体(4)与样品放置台(3)铰接。


7.一种白芨品质快速无损检测方法，用于权利要求5所述的一种白芨品质快速无损检测系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将被测白芨样品放到样品放置台上，将盖体盖上；
S2：喷雾装置将纳米级TiO2粉末从喷入孔喷入，纳米级TiO2粉末被喷涂至被测白芨样品表面；
S3：打开光源，光源将紫外光从透光窗射入，照射被测白芨样品，被测白芨样品产生的挥发性气体通入每个气腔，气腔内的气体传感器与挥发性气体接触产生响应信号，数据处理装置对气体传感器产生的响应信号进行采样并进行处理，判断被测白芨样品是否霉变，如果霉变则评估霉变程度。


8.根据权利要求7所述的一种白芨品质快速无损检测方法，其特征在于，所述步骤S4中判断被测白芨样品是否霉变的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：周炜翔，宁景苑，蒋晨豪，梅正昊，陈佳琪，黄锐骁，刘怡，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