一种基于多波段差分法的近红外水果糖度无损检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于多波段差分法的近红外水果糖度无损检测装置，它属于农业生产用品，其目的是为了解决农果品质的检测问题，装置主要由驱动电源、LED灯、探测器、显示屏、外壳等构成。装置采用三个波长(9个)LED灯环绕探测器的对称光机结构。经过探测器得到水果散射后的光谱信息，通过差分的算法，计算相对强度信息与水果糖度值的关系，最终得到苹果的糖度信息。具有操作方便、重量轻、体积小、制造成本低等优点，可适用苹果、梨、桃子等水果的糖度检测。测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多波段差分法的近红外水果糖度无损检测装置

：
[0001]本专利技术涉及近红外光谱分析
，主要涉及的是多波段差分法近红外水 果糖度无损检测方法与仪器装置。
[0002]背景领域：
[0003]近年来，我国作为农业生产种植大国，许多种类的蔬菜水果产品产量位居于 世界前几名，虽然水果总产量巨大，但现阶段主要问题是我国水果总产量中优质 水果所占比例相对较少。其主要原因是现阶段我国的水果品质的检测技术与其他 国家相比处于一个相对落后的水平，以至于水果优良的等级管理水平达不到现阶 段国际市场的要求。为了能够使水果的生产与销售符合现阶段国际市场的要求， 水果糖度检测起到了主要作用。
[0004]目前，水果的糖度检测技术比较主流的方法是基于果汁的有损检测，这种检 测方法只能进行有损取样进行糖度的检测，无法实现水果进入市场前筛选，本装 置适用于苹果、梨、桃子等水果的糖度检测。

技术实现思路
：
[0005]本专利技术解决了水果近红外检测技术携带难、成本高、操作不方便的缺陷，更 加适合广大果农使用。提出了一种基于多波段差分法的近红外水果糖度无损检测 技术。
[0006]本专利技术所述的一种基于多波段差分法的近红外水果糖度无损检测装置，该装 置主要由支架、探测器、大功率LED灯、驱动电路、信号处理电路、显示屏组成 的装置。
[0007]优选的，所述的支架采用的是不透光且软硬适中的40度硅橡胶，可以有效 的阻止外界光干扰。
[0008]优选的，所述的LED灯均采用的是3W的近红外LED灯，可以较好的保证经 过水果散射光信息强度。
[0009]优选的，所述的三个相同波长的LED灯可以形成等边三角形结构，照射范围 大，照射均匀，所提供的水果内部信息更加精准、全面。
[0010]优选的，所述的驱动电路按时钟时序分时给出LED灯工作的触发信号，LED 灯工作，同时给出探测器的探测触发信号，探测器采集经水果内部的散射光信息。
[0011]优选的，所述显示屏设置在壳体外部，可以显示出被测水果样品的糖度值。
[0012]本专利技术所述的一种基于多波段差分法的近红外水果糖度无损检测装置，其特 征在于检测装置的使用包括如下步骤：
[0013]步骤1：按下电源开关键，点亮显示屏；
[0014]步骤2：将待测水果紧扣糖度检测装置的球冠口处，保证背景光不对测试结 果产生影响；
[0015]步骤3：按下测试键，探测器采集三个波段下的散射光谱信息：
[0016]步骤4：信号处理电路将步骤3采集到的信息处理后进行差分运算最终得到 相对强度，并找到与相对强度相对应的糖度值；
[0017]步骤5：显示屏显示糖度值；
[0018]步骤6：检测完成后，按下复位键，使装置重置，为下一次水果检测做准备。
[0019]与现有的近红外检测技术相比，本专利技术的优势是：
[0020]本专利技术所提出一种基于多波段差分法的近红外水果糖度无损检测装置，通过 差分处理后得到散射信号值，经过一系列的数据分析处理得到的预测模型，该装 置具有信号采集快速、数据分析处理所需的时间短、检测快等优点。
[0021]本专利技术的基于一种基于多波段差分法的近红外水果糖度无损检测装置，能够 有效抵抗外界噪声干扰、操作简单方便、检测速度快、体积小、重量轻、制造成 本低等优点。
附图说明：
[0022]图1是本专利技术一种基于多波段差分法的近红外水果糖度无损检测装置截面 图；
[0023]图2是本专利技术一种基于多波段差分法的近红外水果糖度无损检测装置图；
[0024]图3是本专利技术所述的光机结构横截面图；
[0025]图4是本专利技术所述的光机结构侧截面图；
[0026]图5是某水果散射光谱图：
[0027]图6是本专利技术所述的一种基于多波段差分法的近红外水果糖度无损检测装 置的检测方法流程图；
[0028]图7是本专利技术所述的一种基于多波段差分法的近红外水果糖度无损检测装 置的线性拟合后的糖度与强度对应的模型。
具体实施方式：
[0029]接下来结合附图所展示的具体实例，对本专利技术的基于多波长差分的近红外糖 度检测仪进行详细的说明。
[0030]参考图1所示的基于多波长差分的近红外糖度检测仪装置图与图3光机结构 图。
[0031]外壳(2)的上方是支架(1)，支架采用的是不透光且软硬适中的40度硅橡 胶，40度硅橡胶软硬度不仅可以用来放置待测的水果样品，还可以使不同形状 的水果与支架很好的贴合，形成相对较好的密闭结构，为检测提供一个暗环境， 有效的阻止了外界光的噪声干扰；
[0032]外壳(2)的形状是一个长方体；
[0033]LED灯(3)为九个，将九个LED灯分成三组，每组都有三个相同波长的LED 灯，相互间以120
°
角间隔放置，并且九个LED灯始终保持在同一平面内相互间以 40
°
角间隔嵌入支架中。LED的型号为3W的近红外灯珠，波长分别为760nm、810nm、 900nm；
[0034]光源的选择依据参考图5所示的得到的光谱所示，在740
‑
770nm、800
‑
830nm、 880
‑
900nm三个波段上几组数据都不存在交叉重叠的部分更具有代表性，所以分 别在三个波段上选择出三个特征波长作为光源，分别为760nm、810nm、900nm；
[0035]探测器(4)是以被测水果与支架(1)接触的最底部作为中心原点，嵌入支 架中的，探测器与LED光源成一定的夹角60
°
；
[0036]所述的驱动电路(6)与信号处理电路(5)安装在壳体底部；
[0037]由支架、LED灯、探测器组成光机结构形成壳盖结构；
[0038]具体实施方式结合图6说明本实施方式，本实施方式所述的基于多波长差分 的近
红外糖度检测仪，该检测方法具体过程为：
[0039]步骤1：选择水果样品，除去其中受伤、形状畸形的水果，为了避免水果表面的灰尘的影响，需要对水果进行清理，最后进行编号；
[0040]步骤2：把待测样品放在光机结构上，采集水果的散射信号值；
[0041]步骤3：运用差分法处理采集到的散射信号值，得到相对强度值；
[0042]步骤4：使用手持折光仪测量待测样品的糖度值；
[0043]步骤5：对步骤3中处理得到的相对强度结合步骤4中的数据建立水果糖度预测模型；
[0044]步骤6：对步骤5中得到的水果糖度的预测模型进行验证，将一个样品放在光机结构上，得到糖度的预测值。
[0045]本实施方式中基于多波段差分法的近红外水果糖度无损检测装置的检测方法，该方法的步骤如下：
[0046]1)选择水果样品
[0047]2)采集水果的散射信号值
[0048]3)运用差分处理得到的采集数据
[0049]4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多波段差分法的近红外水果糖度无损检测装置，其特征在于：所述的装置是由支架、外壳、大功率LED灯、探测器、驱动电路、信号处理电路、显示屏等组成的装置；所述外壳的形状是一个长方体，其主要由壳体和壳盖组成；所述的探测器是以被测水果与支架接触的最底部作为中心原点，嵌入支架，探测器与LED光源成一定的夹角；所述的驱动电路与信号处理电路安装在壳体底部；所述的LED灯有九个，分成三组，每组三个波长相同的LED灯，相互间以120
°
角间隔放置，并且九个LED灯始终保持在同一平面内相互间以40
°
角间隔嵌入支架中；由支架、LED灯、探测器组成光机结构安装在壳盖下方。2.根据权利要求1所述一种基于多波段差分法的近红外水果糖度无损检测装置，其特征在于：所述的支架采用的是不透光且软硬适中的40度硅橡胶，做成球冠型结构，探测器居中，LED光源以平面40
°
角均布。3.根据权利要求1所述一种基于多波段差分法的近红外水果糖度无损检测装置，其特征在于：所述的LED灯选择近红外波段，峰值波长分别为760nm、810nm、900nm。4.一种基于多波段差分法的近红外水果糖度无损检测装置，其特征在于光源采用脉冲工作方式，探测器采用脉冲触发同步取样探测。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏达，李昌立，张慧迪，李东睿，刘孝腾，张勇，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：