快速无损检测绿茶成分含量的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种快速无损检测绿茶成分含量的装置，它主要由光电信号检测系统和嵌入式ＤＳＰ数字信号处理系统组成，光电信号检测系统和嵌入式ＤＳＰ数字信号处理系统均封装在外壳内；本实用新型专利技术能够实现绿茶中氨基酸、咖啡碱、茶多酚、水分等常规检测项目的无损检测，比常规茶叶成分理化检验更为快捷、环保、无需进行样品预处理，检测结果重复性好，检测费用低。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光电检测
，特别地，涉及一种快速无损检测绿茶 成分含量的装置。
技术介绍
近红外光是指波长介于可见区与中红外区之间的电磁波，波长范围780nm 2500nm，还可将其划分为短波近红外(780nm 1100nm)和长波近红外(1100nm 2500nm)两个区域。近红外光谱(NIR)的信息主要来源于分子内部振动引起光 子吸收，主要反映分子中C-H，N-H与0-H等含氢基团的倍频与合频振动吸收。 近红外光谱分析技术是利用近红外谱区所包含的信息对物质进行定性和定量的 分析，是光谱分析技术与化学计量学方法的有机结合，通过接收反射光谱或透 射光谱，并以现代化学计量学方法对其进行解析，就可以对物质成分进行定性 或定量分析，在理论研究和技术应用上也已经趋于成熟。近红外光谱分析技术 具有检测过程无需或很少进行样品预处理、检测速度快、不消耗任何试剂、对 环境不造成污染以及容易实现在线分析等显著优点。从上世纪50年代起，各国广泛开展了茶叶理化审评的研究，探讨茶叶的物 理性状和分析茶叶各种有效化学成分的含量，试从计量的数据来寻求理化审评 方法鉴定茶叶优劣。而茶叶色、香、味的形成是极其复杂的，茶叶的优劣往往 是许多成分的适量适比，综合作用的结果。因此，目前各国和国际贸易中对于 茶叶优劣等级鉴定，仍普遍采用感官审评法，并辅助测定重要的理化指标，如 水、茶多酚、儿茶素、氨基酸、咖啡碱、水浸出物和灰分等。国内外茶叶评定一般采用感官和理化审评相结合的方法，目前主要采用理 化方法检测茶叶主要成分的含量。我国国家标准中检测评价茶叶的成分是氨基 酸、咖啡碱、茶多酚、水分等常规检测项目。相应的国家标准分别是GB/T 8314-2002、 GB/T 8312-2002、 GB/T 8348-2002、 GB/T 8304-2002、 GB/T 8305-2002。 我国是茶叶的生产和消费大国，每年用于其成分检测的费用和工作量十分巨大。 茶制品从其初加工到深加工和销售的各个环节，就涉及多次的成分检测。目前常规茶叶成分理化检验具有较高的准确度和可靠性，但茶叶样品的预处理过程 繁琐、测试耗时、成本较高以及对样品的破坏性，此外还必需配备专业检测人 员，因此茶叶成分理化检验方法不能很好满足实际生产贸易需求。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种快速无损检测绿茶 成分含量的装置。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的 一种绿茶成分含量快速 无损检测的装置，它主要由光电信号检测系统和嵌入式DSP数字信号处理系统 组成。所述光电信号检测系统和嵌入式DSP数字信号处理系统均封装在外壳内。光电信号检测系统主要由光源、第一透镜、圆形光孔、第二透镜、调制盘、 磁滞同步电机、滤光片轮、干涉滤光片、步进电机、二次光阑、反光镜、标准 漫反射白板、样品池、旋转平台和近红外探测器组成。所述光源、第一透镜(2)、 圆形光孔、第二透镜、调制盘、滤光片轮和二次光阑依次排列，所述光源、第 一透镜、圆形光孔、第二透镜同轴，且它们的轴线与调制盘和滤光片轮的轴线 平行，与样品池的旋转中心轴线垂直，磁滞同步电机的驱动轴与调制盘相连， 干涉滤光片按照圆形排列均匀分布在滤光片轮上，滤光片轮与步进电机的驱动 轴相连，样品池底部是一块透红外石英玻璃片，样品池内部嵌入标准漫反射白 板，样品池放置旋转平台上，旋转平台固定在外壳上，探测器光学工作面的中心轴线与旋转样品池旋转中心轴线成45°夹角。反光镜光学工作面与旋转样品 池旋转中心轴线成45。夹角。样品池外在标准漫反射白板工作面处安装磁体，在旋转平台上安装霍尔传感器。嵌入式DSP数字信号处理系统主要由仪表放大器、低通滤波器和24位高精 度Delta-Sigma A/D转换器、DSP数字信号处理器、MSP430单片机、USB2. 0通 信接口和液晶显示屏组成。所述仪表放大器、低通滤波器和24位高精度 Delta-Sigma A/D转换器和DSP数字信号处理器依次电连接，MSP430单片机和 USB2. 0通信接口分别与DSP数字信号处理器相连。本技术的有益效果是本技术能实现绿茶中氨基酸、咖啡碱、茶 多酚、水分等常规检测项目的无损检测，比常规茶叶成分理化检验更为快捷、 环保、无需进行样品预处理，检测结果重复性好，检测费用低。附图说明图1为本技术的工作原理示意图； 图2为本技术的工作模块框图； 图3为调制盘结构示意图； 图4为滤光片轮结构示意图5为本技术快速无损检测绿茶成分含量的装置机械结构俯视图； 图6为旋转样品池内嵌标准漫反射白板工作原理示意图。具体实施方式在长波近红外(1100nm 2500mn)光谱区域内，首先根据绿茶光谱特 性及遗传算法等波长选择方法，对绿茶中的四种常规成分的近红外特征波 长进行提取，剔除不相关或非线性变量，简化绿茶成分含量检测模型，同 时确保模型的可靠性。近红外绿茶专用成分及含量检测装置依据所选特征 分析波长设计，采用滤光片型分光系统和旋转样品池测量装置，并将漫反 射标准白板内嵌于旋转样品池中，从而实现快速交替检测样品及白板漫反 射信号，简化仪器机械结构的同时，提高了光谱稳定性及样品检测速度。本技术利用近红外光谱分析技术(Near-infrared Spectrum Technology)对绿茶主要成分进行分析。此快速无损检测绿茶成分含量的装置提 供高测量精度光谱，是被测样品信息的载体，也是整个近红外光谱分析技术的 硬件基础；配套的化学计量学方法用以消除或减少各种化学和非化学因素对光 谱的干扰，从而建立绿茶样品光谱与被测绿茶样品性质之间的定量关系和样品 类型识别信息库；绿茶样品检测模型基于大量样品数据，是绿茶样品化学组成 成分数据与绿茶样品近红外光谱数据之间的某种内在联系。检测模型以不同波 长下的吸光度为输入量，以绿茶中氨基酸、咖啡碱、茶多酚、水分4种成分含 量为输出量。在模型建立完毕后，模型还需要不断的维护和升级，从而更好的 完成样品定性和定量的检测。本技术快速无损检测绿茶成分含量的装置的工作原理是，溴钨灯光源 发出的光经透镜准直后，斩光器对准直平行光进行光强调制，再经由干涉滤光 片、滤光片轮和步进电机构成的分光装置分光，然后带宽为10nm-20nm的单色 光入射旋转样品池，在其底面发生漫反射，漫反射光入射到InGaAs探测器，探 测器输出的微弱光电信号经仪表放大器放大和低通滤波后，被24位高精度 Delta-Sigma A/D转换器转换为数字信号，此数字信号再传递给DSP数字信号处理器，最后由数字处理器计算出漫反射吸光度值，然后输入绿茶成分含量分析 模型得出绿茶样品中氨基酸、咖啡碱、茶多酚和水分的含量，并在液晶显示器上实时显示。还可以通过装置自带的USB2.0接口计算机互联，由计算机对光谱数据进行管理。本技术中采用漫反射法测定绿茶吸收光谱，由于绿茶形状各异，样品多次测量后取其光谱平均值，光谱预测处理过程中利用SNV和去趋势 (de-trending)方法，降低了不同样品固体颗粒大小、表面散射以及光程变化 对NIR漫反射光谱的影响。样品池的旋转提高了光谱采集的均匀性，旋转样品 池内嵌标准白板进一步提高了样品检测速度，以及漫反射光谱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速无损检测绿茶成分含量的装置，其特征在于，它主要由光电信号检测系统和嵌入式ＤＳＰ数字信号处理系统组成，所述光电信号检测系统和嵌入式ＤＳＰ数字信号处理系统均封装在外壳（２４）内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕进，卢启鹏，施秧，朴仁官，刘辉军，林敏，陈星旦，
申请(专利权)人：中国计量学院，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]