不均匀颗粒药材光谱特征采集传感器技术制造技术

通过多光谱照射药材颗粒获得透射与反射光谱强度的技术，发明专利技术一种可反应药材颗粒光学特征的装置。特征的装置。

【技术实现步骤摘要】
不均匀颗粒药材光谱特征采集传感器技术


[0001]中草药电子传感器技术。

技术介绍

[0002]药材表面光学成像与识别技术成熟[1]，涵盖了荧光、磁共振成像(Magnetic resonance imaging，MRI)、电子计算机断层扫描(Computed tomography，CT)、发射型计算机断层成像术(Emission Computed Tomography，ECT)、光热成像（Photothermal imaging，PTI）、拉曼成像（Raman imaging，RI）、超声成像(Ultrasound imaging，USI)、光声成像(Photoacoustic imaging，PAI)等技术；但都存在占用空间（与被测量物间空间较大）、检测时间长、成本高等问题；药材颗粒混合状态的光特征数据采集，主要包括红外光谱[2]、高光谱识别[3]、激光透射[4]测量技术,形成了一些技术应用[5]；已有的经验与理论均认为，药材的表面特性与药材的属性稳定高度相关，对于质量稳定的药材具有固定的光学属性，采用药材的表面识别符合传统中华医学习惯，与药材保持接触时的光学特征采集，具有干扰小、采集环境可控、精度高优点，可以形成低成本、高可靠的测量装置；药材颗粒化可以展示药材的细分特征，贴近药材进行光源照射，可以获得不同药材，具有不同的光谱特征[3]；这种特征在红外、可见光下，具有较好的区分（分类）质量[4]，LED（light emitting diode）是一种半导体发光技术，可以完成可见光到红外光的发（照）射，多个发射不同色光的LED（俗称灯珠）排列，可以形成多个色光或光谱交替，器件技术成熟，另一方面，光敏电阻（元件）可以使用硫化镉与硫化铅技术形成了对红外光、可见光接收，器件技术成熟；[参考文献][1]陈仕妍.中药饮片及粉末图像的数字化表征与识别[D].广州中医药大学,2020[2]杜敏.中药近红外光谱检测影响因素的研究[D].北京中医药大学,2013[3]邱婷.基于光谱技术的三种药材质量快速检测方法研究[D].江西中医药大学,2022[4]赵志方.基于激光诱导击穿光谱的分类算法研究及应用[D].华中科技大学,2021[5] https://www.lisenoptics.cn/。

技术实现思路

[0003]通过多光谱照射药材颗粒获得透射与反射光谱强度的技术，专利技术一种可反应药材颗粒光学特征的装置；在药材颗粒容器盛放状态下，主动照射药材并采集药材光谱特征数据，采集数据使用AD电路形成光强度峰值，装置中采用可见光照射与红外光照射方式，采集药材反射与透射光强方式，获取药材的输出光谱特征数据Zs，与输出特征数据；装置由LED照射灯珠A1、光敏接收管A2以及光谱处理电路A3组成；这是一种由三到五种不同色光组成的LED灯珠A1，在光敏接收管上感知对药材A0形成的反射光（如图1）或透射光（如图2）的数据采集技术，光谱由色类型（光谱值）、该色光强度组成｛色1，光强；色2，光
强；
……
；色K，光强｝一帧数据，称光谱帧数据，形成随机粉颗粒径排列下的光谱参数数据；光谱处理电路由LED驱动E1、光敏放大电路E2、AD电路E3、峰值（高AD位）电路E4、数据锁存器E6以及接收
‑
LED地址控制电路E0、保存数据的电路或输出电路E6组成（如图3），E0选择好当前发光的LED颜色灯与当前LED所处位置（假设多个LED
‑
光敏对），驱动LED（E1）发光；光敏放大电路E2放大转换接收的光敏电信号，输出到AD转换电路E3；E3转换电路与数据锁存器E5输入端连接；同时峰值电路E4捕获放大电路E2输出峰值信号，由非门驱动锁存器锁存数据；锁存数据由当前色（LED）、位置（色珠位置）、锁存数据组成，并由E6存储或输出，称为特征参数组；对于确定的药材颗粒，由于其不同颗粒径分布不同，形成的光谱帧数据是一个与当前颗粒径相关的量，引入多个相同LED形成的LED带，构成间距的测试对（如图4），这是一个空间LED与光敏管并行排列结构；检测光谱由多组光谱带同步进行，形成特征参数组；（如图5）为一个实例应用；其中测试仓图如图1，粉碎颗粒进入药仓后，由不同色的光球发出光，经过光敏管接收后产生的多条特征参数组，称之为光谱数据；其实物原理如图2，通过不同光色led光珠或不同波长红外灯珠，形成对药材透光、吸收的统计性光强数据采集，形成特定药材的光谱输出；（如图6）为10mA工作电流的红、黄、绿、红外（普通）LED组成（一排K个）的灯带S103，并由硫化铅和硫化镉光敏电阻组成接收管（双管）S102，若测试仓S101无药材时K(=4)个LED接收数据为｛X1, X2,
……
, X
K
｝；S101加入药材后接收数据S104为｛Y1, Y2,
……
, Y
K
｝；则定义采集数据S105为｛Z1,Z2,
……
, Z
K
｝,其中Z计算公式如下：Z=Y/X
ꢀꢀꢀꢀ
（1）称Z为采集数据；（如图7）当出现多个LED阵列S201时，接收光敏管带S203上（如图8），形成每组二列数据Z
s
｛（Z
红
，Z
见
）1，（Z
红
，Z
见
）2，
……
，（Z
红
，Z
见
）
N
｝，其中有K(=4)个，Z
红
对应一个值，Z
见
对应有三个值（本例）, Z
s
称之为采集数据，如果有S202为N（=3）排形成的光带，由N排K个LED组成发射光带S201，由N排2个（红外Z
红
、可见光Z
见
）光敏电阻S203组成接收带，取接收带上同一色（列）LED的光强最大值与最小值组成该LED特征值（MAX,MIN），S204整体Z
S
形成传感器输出值S205，也即药材的光谱值；使用4组3排（12颗LED,6只光敏电阻）构成测试装置如图7，对部分药材测试，形成的峰值（MAX,MIN）数据如下（如图9），并经过多个品种、多样品测试，具有稳定性，数据误差小于11%。
附图说明
[0004]图1 反射型光谱形成电路示意图。图2 透射光光谱处理电路示意图。图3 光谱处理电路逻辑图。图4 带状光检测电路器件示意图。图5 药仓光谱检测结构。图6 药材光谱处理电路框架。图7 生成采集数据过程逻辑。图 8光带式数据采集与传感数据Zs输出示意图。
图9 部分药材测试峰值数据。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.《不均匀颗粒药材光谱特征采集传感器技术》，通过多光谱照射药材颗粒获得透射与反射光谱强度的技术，发明一种可反应药材颗粒光学特征的装置，在药材颗粒容器盛放状态下，主动照射药材并采集药材光谱特征数据，采集数据使用AD电路形成光强度峰值，装置中采用可见光照射与红外光照射方式，采集药材反射与透射光强方式，获取药材的输出光谱特征数据Zs，与输出特征数据。2.根据权利要求1所述的通过多光谱照射药材颗粒获得透射与反射光谱强度的技术，发明一种可反应药材颗粒光学特征的装置，其特征是LED照射灯珠A1、光敏接收管A2以及光谱处理电路A3组成的测试装置。3.根据权利要求2所述的LED照射灯珠A1，是由三到五种不同色光组成的LED灯珠A1，构成如图1与图2功能。4.根据权利要求2所述的光敏接收管A2以及光谱处理电路A3，其特征是对光敏接收管上感知对药材A0形成的反射光（图1）或透射光（图2）的数据形成过程。5.根据权利要求3提出的如图1与图2功能，包括了图中药材A0与A1、A2的相对位置。6.根据权利要求4提出的光谱处理电路A3，其特征是图3所示光谱处理电路逻辑图，及其说明。7.根据权利要求1提出的装置中采用可见光照射与红外光照射方式，采集药材反射与透射光强方式，获取药材的输出光谱特征数据Zs，与输出特征数据。其特征是使用LED...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：安徽青囊科技有限公司，
类型：发明
国别省市：