本实用新型专利技术公开了一种基于多光谱传感器的低成本牛乳成分分析装置，属于食品成分检测领域。解决的技术问题是提供一种低成本、便携式乳成分分析装置。本实用新型专利技术包括：准直镜、多光谱传感器、控制器、散热风扇、蓄电池、升压模块、电源管理模块、外壳、光源开关、电源开关、光源模块、显示屏、定位槽、样本池、遮光罩。光源模块发出的光通过准直镜转换为平行光之后射入装有牛乳的样本池中并被牛乳散射和反射，多光谱传感器接收与牛乳相互作用后的光并将其转换为电信号传递给控制器，控制器将电信号转换为乳成分并通过显示屏输出计算结果。本实用新型专利技术可用于牛乳中脂肪、蛋白质、乳糖和总固形物含量的现场检测。含量的现场检测。含量的现场检测。
【技术实现步骤摘要】
基于多光谱传感器的低成本牛乳成分分析装置
[0001]本技术涉及食品成分检测领域，尤其涉及一种基于多光谱传感器的低成本牛乳成分分析装置。
技术介绍
[0002]牛乳营养丰富，是人类最重要的营养来源之一，牛乳的商品价值和营养价值由其脂肪、蛋白质、乳糖和总固形物含量决定，因此监测乳成分已经成为现代乳厂日常管理的重要一环。传统的乳成分含量检测方法，如测量脂肪含量的索氏提取法，测量蛋白质含量的凯氏定氮法，测量乳糖含量的高效液相色谱法，测量总固形物含量的烘干法均存在检测成本高、仪器体积大的问题，因此研发一种成本低、便携式乳成分分析装置很有必要。
[0003]中国专利公告号CN101769866A，公告日2010年7月7日，专利名称为“一种牛奶成分的检测装置和方法”该申请公开了“一种牛奶成分的检测装置和方法”，其特征在于：“包括建立模型步骤和牛奶检测步骤，所述的建立模型步骤用于建立并存储近红外光谱分类校正模型，利用超声波自激频率对不同类型牛奶的近红外光谱进行分类并建立与所述不同类型牛奶对应的近红外光谱分类校正模型；所述牛奶检测步骤根据待测牛奶样品的超声波自激频率及近红外光谱信息，对应所述近红外光谱分类校正模型得到所述牛奶样品的成分含量”；所述“牛奶成分检测装置，包括建立模型模块和牛奶检测模块，其特征在于，所述建立模型模块，用于建立并存储近红外光谱分类校正模型，利用超声波自激频率对不同类型牛奶的近红外光谱进行分类并建立与所述不同类型牛奶对应的近红外光谱分类校正模型；所述牛奶检测模块，用于根据待测牛奶样品的超声波自激频率及近红外光谱信息，对应所述近红外光谱分类校正模型得到所述牛奶样品的成分含量”，“信息采集单元包括：样品池，用于盛放所述牛奶样品；近红外光谱检测子单元，包括用于发出透射光的光源准直器和用于接收所述透射光的光电探测器，所述光源准直器和所述光电探测器分别设置在所述样品池的两侧；光栅光谱仪，分别与所述近红外光谱检测子单元及所述数据分析单元连接，用于接收所述光电探测器的信号并处理该信号得到所述牛奶样品的近红外光谱，将所述近红外光谱输出到所述数据分析单元”，其“采用检测波长范围是900～1700nm”，该专利“实现了牛奶常规成分的快速、准确、自动以及高效检测”，但由于该装置采用了近红外波段的光栅光谱仪，且需要同时采集超声波和光谱信号，因此该专利所述“牛奶成分的检测装置和方法”存在成本高、仪器无法便携的问题，此外该专利采用的光谱采集方式是透射式，其检测基本原理是牛乳中各种成分对近红外光的反射，而本技术所采用多光谱数据采集方式是漫反射方式，其检测原理是牛乳中各种成分对光的散射作用，二者存在本质不同。
[0004]中国专利公告号CN107389599A，公告日2017年11月24日，专利名称为“一种针对牛奶成分检测的近红外漫反射型光谱仪”，该申请公开了“一种针对牛奶成分检测的近红外漫反射型光谱仪”，其特征在于：“仪器包括光源系统、分光系统、积分球样品池、探测器、数据采集器、嵌入式系统及电源装置”，“所述光源系统中的光源才采用溴钨灯，溴钨灯强度高，性能稳定，光谱可覆盖整个近红外谱区”，“所述探测器采用非制冷型单点扩展型InGaAs探
测器”，“所述分光系统采用反射型光栅对光源进行分光”，该专利技术“采用多元线性回归的方法对牛奶中蛋白质、脂肪、乳糖成分进行预测”，但由于检测装置中使用了积分球和InGaAs探测器，并且使用了反射型光栅对光源进行分光，导致该专利技术成本高、体积大。
[0005]文献Surkova A, Belikova V, Kirsanov D, et al. Towards an optical multisensor system for dairy: Global calibration for fat analysis in homogenized milk [J]. Microchemical Journal, 2019, 149: 104012.公开了一种基于多光谱技术和偏最小二乘回归算法的乳成分分析方法，但多光谱数据由全光谱数据模拟计算而来，因此存在成本较高的不足。
[0006]综上所述，现有技术存在成本高、无法便携的问题。
技术实现思路
[0007]解决的技术问题是提供一种低成本、便携式乳成分分析装置。
[0008]本技术是通过以下技术方案实现的：
[0009]基于多光谱传感器的低成本牛乳成分分析装置，其特征在于：包括准直镜、多光谱传感器、控制器、散热风扇、蓄电池、升压模块、电源管理模块、外壳、光源开关、电源开关、光源模块、显示屏、定位槽、样本池、遮光罩；
[0010]所述准直镜、多光谱传感器、控制器、散热风扇、蓄电池、升压模块、电源管理模块、光源开关、电源开关、光源模块、显示屏均固定在所述外壳上，便于携带；
[0011]所述多光谱传感器、升压模块、显示屏通过电缆与所述控制器相连；
[0012]所述升压模块、电源管理模块、光源开关、电源开关通过电缆与所述蓄电池相连；
[0013]所述散热风扇与升压模块通过电缆相连；
[0014]所述光源模块通过电缆与升压模块相连并受光源开关控制；
[0015]所述电源开关通过电缆接在蓄电池的正极上，控制所述基于多光谱传感器的低成本牛乳成分分析装置的供电；
[0016]所述多光谱传感器自带滤光片，无需其他分光装置即可输出多光谱数据；
[0017]所述多光谱传感器安装在所述基于多光谱传感器的低成本牛乳成分分析装置的顶端；
[0018]所述外壳上有定位槽；
[0019]所述定位槽与所述遮光罩相配合；
[0020]所述样本池能透过410-940 nm光；
[0021]所述遮光罩不能透过410-940 nm光；
[0022]所述的基于多光谱传感器的低成本牛乳成分分析装置的长、宽、高分别不大于150 mm，140 mm和136 mm。
[0023]本技术的检测原理是：
[0024]牛乳中的脂肪、蛋白质、乳糖微粒能够散射和反射可见/近红外光，散射和反射的强度与牛乳中各成分含量有关，这种牛乳中微粒与可见/近红外光在微观上的相互作用反映在了多光谱漫反射率上，通过本技术所述基于多光谱传感器的低成本牛乳成分分析装置可以自动测量待测牛乳样本的多光谱漫反射率，并检测出其脂肪、蛋白质、乳糖和总固形物含量。
[0025]与现有技术相比，本技术的优点在于：
[0026]a.本技术采用多光谱传感器采集牛乳的漫反射率，成本低；
[0027]b.本技术大多数部件都集成在便携式乳成分分析装置内部，且使用蓄电池供电，体积小巧，便于携带。
[0028]附图标记
[0029]1、准直镜；2、多光谱传感器；3、控制器；4、散热风扇；5、蓄电池；6、升压模块；7、电源管理模块；8、外壳；9、光源开关；10、电源开关；11、光源模块；12、显示屏；13、定位槽；14、样本池；15、遮光罩。
附图说本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于多光谱传感器的低成本牛乳成分分析装置，其特征在于：包括准直镜（1）、多光谱传感器（2）、控制器（3）、散热风扇（4）、蓄电池（5）、升压模块（6）、电源管理模块（7）、外壳（8）、光源开关（9）、电源开关（10）、光源模块（11）、显示屏（12）、定位槽（13）、样本池（14）、遮光罩（15）；所述准直镜（1）、多光谱传感器（2）、控制器（3）、散热风扇（4）、蓄电池（5）、升压模块（6）、电源管理模块（7）、光源开关（9）、电源开关（10）、光源模块（11）、显示屏（12）均固定在所述外壳（8）上，便于携带；所述多光谱传感器（2）、升压模块（6）、显示屏（12）通过电缆与所述控制器（3）相连；所述升压模块（6）、电源管理模块（7）、光源开关（9）、电源开关（10）通过电缆与所述蓄电池（5）相连；所述散热风扇（4）与升压模块（6）通过电缆相连；所述光源模块（11）通过电缆与...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱新华，杨彪，郭文川，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：新型
国别省市：
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