一种基于阻抗分析式柔性射频传感器标签的乳品变质检测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于阻抗分析式柔性射频传感器标签的乳品变质检测方法。阻抗分析式柔性射频传感器标签包括LCR传感器模块、阻抗测量模块、高频RFID收发模块和微控制器模块；检测方法包括以下步骤，步骤一：将柔性射频传感器标签粘贴在乳品容器上；步骤二：采用具有NFC功能的终端设备靠近检测标签并发射高频射频信号；步骤三：标签初始化；步骤四：阻抗测量模块将阻抗数据和温度数据发送给微控制器模块；步骤五：微控制器模块对接收的数据进行补偿计算和分析，得到检测结果并将检测结果发送给终端设备；步骤六：终端设备显示检测结果。本发明专利技术中的方法实现了低成本、非接触、快速、卫生、便捷的检测，能够避免待测乳品样本的浪费问题，应用场景丰富。应用场景丰富。应用场景丰富。

A dairy deterioration detection method based on impedance analysis flexible RF sensor tag

【技术实现步骤摘要】
一种基于阻抗分析式柔性射频传感器标签的乳品变质检测方法


[0001]本专利技术属于质量检测
，尤其涉及一种基于阻抗分析式柔性射频传感器标签的乳品变质检测方法。

技术介绍

[0002]随着人们生活水平的提高，盒装液态乳品已经成为人们生活中不可缺少的必要消费品。液态乳品所含营养物质易被人体所吸收，且含有提高人体免疫力的多种抗体。乳品具有一定的保质期，宜在保质期内食用，超出保质期时乳品变质、不再适合食用。因此，对乳品的品质进行检测是保证乳品在变质时不再继续销售以及不被食用的重要保障活动。《乳品安全国家标准》中规定蛋白质含量标准为每100克含量2.8克以上，每毫升牛奶中的菌落总数200万个以下。菌群总量增加加大了乳品的安全风险。牛奶中的微生物主要为细菌、酵母菌、霉菌、立克次氏体和病毒，其中细菌最为常见，并在数量和种类上占据优势。乳品在储存中污染了微生物或存放条件不当以及存放时间过长等因素都会使微生物迅速繁殖，造成乳品变质。
[0003]乳品变质的检测可通过分析其中的微生物含量来判断，目前应用较广泛的快速检测方法主要包括免疫分析法、聚合酶链式反应法、生物荧光法、流式细胞计数法和电化学阻抗法等。以上微生物检测方法存在普遍问题包括：1)检测过程通常时间较长，导致时间成本高；2)仪器设备昂贵、笨重，不适合普通家庭场合使用；3)检测过的牛奶无法继续饮用，造成了待测样本的浪费问题。
[0004]开发设计一种低成本、非接触式的乳品品质检测方法是解决前述技术问题的方向之一，通过非接触式的测量手段实现对乳品品质的快速、卫生、便捷的检测与分析，既可用于工业应用场景又方便家庭或个人实施，具有很好的实际应用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于阻抗分析式柔性射频传感器标签的乳品变质检测方法，对乳品品质进行低成本、非接触、快速、卫生、便捷的检测，同时能够避免接触式检测造成的待测乳品样本浪费问题。
[0006]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种基于阻抗分析式柔性射频传感器标签的乳品变质检测方法，阻抗分析式柔性射频传感器标签包括LCR传感器模块、阻抗测量模块、高频RFID收发模块和微控制器模块；检测方法包括以下步骤，步骤一：将柔性射频传感器标签粘贴在乳品容器上；步骤二：采用具有NFC功能的终端设备靠近检测标签并发射高频射频信号；检测标签的高频RFID收发模块接收射频信号的能量并为阻抗测量模块和微控制器模块供电；步骤三：微控制器模块初始化并且指令阻抗测量模块和高频RFID收发模块进行初始化配置；步骤四：阻抗测量模块测量LCR传感器模块的阻抗值，并将阻抗数据和温度数据发送给微控制器模块；步骤五：微控制器模块对接收的阻抗数
据和温度数据进行补偿计算和分析，得到乳品变质的检测结果，并将检测结果通过高频RFID收发模块发送给终端设备；步骤六：终端设备通过已有的文本软件显示接收到的检测结果。
[0007]优选地：LCR传感器模块由平面线圈电感、叉指电极电容和电阻构成或者由平面线圈电感、平面并行双极板电容和电阻构成；阻抗测量模块包括内置温度传感器的低功耗阻抗测量芯片，阻抗测量芯片选取为阻抗转换器；高频RFID收发模块包括高频RFID芯片、匹配电路和高频RFID天线，高频RFID天线通过匹配电路与高频RFID芯片连接，还包括整流稳压电路，高频RFID天线与整流稳压电路的输入端连接，整流稳压电路的输出端与阻抗测量模块和微控制器模块的电源输入端连接；微控制器模块包括超低功耗控制器，阻抗测量芯片和高频RFID芯片和与超低功耗微控制器连接。
[0008]优选地：步骤二和步骤五中的终端设备为NFC智能手机。
[0009]优选地：步骤五中微控制器模块完成数据计算和分析后检测高频RFID芯片是否空闲，若非空闲则继续等待高频RFID收发模块完成射频读写操作，若空闲则关闭高频RFID芯片的射频读写功能并将计算和分析数据更新到高频RFID芯片的数据存储器中。
[0010]本专利技术的优点和积极效果是：
[0011]本专利技术提供了一种低成本、快速、卫生、便捷的基于阻抗分析式柔性射频传感器标签的乳品变质检测方法，与现有的接触式乳品品质检测方法相比，本检测方法将容器内的待测乳品作为电介质，通过对标签中LCR传感器模块的阻抗值进行测量和分析来计算分析乳品品质情况，因此是一种非接触的测量方式，简化了乳品品质检测的操作负担、减少检测时间，同时能够避免待测乳品样本的浪费问题，方便普通大众用户(家庭和个人)日常使用，也十分适用于工业场景中，因此本检测方法的应用场景丰富。检测标签设置有高频RFID收发模块，因此实现了获取外置高频射频输入能量作为检测标签电源的技术效果，因此本检测方法中的检测标签无需频繁更换电池、使用寿命长，因此本检测方法是一种长效的乳品变质情况检测方法。
附图说明
[0012]图1是本专利技术的检测方法流程图；
[0013]图2是本专利技术中柔性射频传感器标签的结构示意图。
具体实施方式
[0014]为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹举以下实施例详细说明。
[0015]本专利技术中的检测乳品变质的方法基于阻抗分析式柔性射频传感器标签实现，柔性射频传感器标签粘贴在乳品容器上，检测时采用外置终端设备进行操作，检测标签将检测数据发送给终端设备，终端设备显示乳品变质的检测结论。
[0016]请参见图2，阻抗分析式柔性射频传感器标签包括LCR传感器模块、阻抗测量模块、高频RFID收发模块和微控制器模块，各模块均设置在一片PET柔性基层上(标签基层上)，构成了能够灵活弯曲、粘贴使用的柔性标签，同时是一种轻量化、小型化、集成化的检测标签。
[0017]该柔性射频传感器标签的检测原理是：将容器内的待测乳品作为电介质，当待测乳品的品质发生变化时，乳品的成分发生特定变化，因而导电介电特性就发生了变化，进而
导致标签所在的电磁场环境发生变化，通过检测测量电磁场环境的变化来检测乳品的导电介电特性变化，进而判断乳品品质的变化情况。在将本检测标签应用于特定的乳品类型之前，应通过实验方式获取乳品变质情况与导电介电特性变化情况及电磁场环境变化情况之间的对应关系数据，称之为标定。当获取得到电磁场环境值时，通过与标定数据进行比对，得到乳品变质的情况。
[0018]值得说明的是，前述标定数据与容器的类型相关，当更换乳品容器的类型时，容器的材质和壁厚通常会发生变化，因此本检测标签应用于不同类型的乳品容器时通常需要单独进行标定，完成标定后在本类型的乳品容器上可批量应用。
[0019]LCR传感器模块通过电磁场感受待测乳品导电介电特性的变化。如前所述，在将本检测标签应用于特定的乳品类型之前，应通过实验方式获取乳品变质变化情况与自身导电介电特性变化情况之间的对应关系数据库，生成曲线，待测乳品的导电介电特性变化时，LCR传感器模块在电磁场环境中的阻抗特性发生变化，因而前述对应关系数据中应进一步将LCR传感器模块的阻抗特性数据与乳品本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于阻抗分析式柔性射频传感器标签的乳品变质检测方法，其特征是：阻抗分析式柔性射频传感器标签包括LCR传感器模块、阻抗测量模块、高频RFID收发模块和微控制器模块；检测方法包括以下步骤，步骤一：将柔性射频传感器标签粘贴在乳品容器上；步骤二：采用具有NFC功能的终端设备靠近检测标签并发射高频射频信号；检测标签的高频RFID收发模块接收射频信号的能量并为阻抗测量模块和微控制器模块供电；步骤三：微控制器模块初始化并且指令阻抗测量模块和高频RFID收发模块进行初始化配置；步骤四：阻抗测量模块测量LCR传感器模块的阻抗值，并将阻抗数据和温度数据发送给微控制器模块；步骤五：微控制器模块对接收的阻抗数据和温度数据进行补偿计算和分析，得到乳品变质的检测结果，并将检测结果通过高频RFID收发模块发送给终端设备；步骤六：终端设备通过已有的文本软件显示接收到的检测结果。2.如权利要求1所述的基于阻抗分析式柔性射频传感器标签的乳品变质检测方法，其特征是：LCR传感器模块由平面线圈电感、叉指电极电容和电阻构成或者由平面...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟召宗，梁宇环，曹孟森，甄冬，高楠，张宗华，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：