CN100501377C - 基于近红外光谱的黄酒酒龄快速鉴别装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于近红外光谱的黄酒酒龄快速鉴别装置。将带检测夹具的检测台与光电传感器装在恒温箱中，瓶颈部位的检测夹具左侧装有近红外发光二极管光源和滤光片；检测夹具右侧装有光学透镜，光学透镜的出射面与光纤的接受面相对，光纤的出射端与光电传感器的输入端连接，滤光片的出射面通过检测夹具上的入射光口与光学透镜的接受面呈同轴对向设置，光学透镜下方的检测夹具侧面上依次装有温度传感器和工件检测器。采用近红外发光二极管，耗能少、适用性强、稳定性强、结构紧凑。测量时没有移动部件，解决了分光器件转动和样品温度不同造成的黄酒酒龄鉴别结果不准确的问题。本发明具有鉴别黄酒酒龄速度快，精度高，适合现场分析的优点。

Description

基于近红外光谱的黄酒酒龄快速鉴别装置
技术领域
本发明涉及快速鉴别黄酒酒龄的分析技术，特别是涉及一种基于近红外光谱的黄酒酒龄快速鉴别装置。
背景技术
近10年来，酒龄及酿造年份的分析受到了越来越广泛的重视。感官鉴定是鉴别酒龄的一种重要手段，但其判定的准确性受情绪因素、感情因素、基本素质、身体健康状况、品评环境等诸多因素的影响，且是定性分析。为了取得一种较为客观的测试方法，国内外进行了一些研究：
化学分析法：主要是采用高效液相色谱、气相色谱、质谱或毛细管电泳等现代仪器分析技术结合多元统计方法分别利用酒中挥发物质、矿物质、氨基酸或芳香物质含量的差异进行酒龄定性分析。
核磁共振法：采用核磁共振技术通过分析酒中14C含量，18O含量或乙醇中2H/1H的比值判定酒的酿造年份。但由于同位素受气候、产地等影响较大，因而分析结果与酒龄不直接相关。
中红外光谱分析法：在中红外光谱波段采集酒的中红外光谱，采用化学计量学方法对光谱进行定性分析，确定酒龄。
但现有用于此类分析的仪器具有共同的缺点是：需要复杂的制作测试样品的过程，昂贵的制作设备，分析周期长，成本高，效率低，且不适于现场检测分析。
近红外光谱分析具有分析速度快、成本低、绿色分析及适合在线检测等优点。随着近红外光谱仪器和化学计量学的发展，近红外光谱分析技术完全能实现黄酒酒龄的快速、现场鉴别。
目前一些厂家生产的近红外光谱分析仪，主要应用于酒中成分的分析。法国INFRASCAN近红外品质分析仪主要用于测试酒类中的酒精和总糖。德国Gerber公司的FermentoStar全自动啤酒成份分析仪可检测啤酒中的酒精浓度、原麦芽汁浓度、真浓、表观浓度。奥地利Alcolyzer Plus Beer全自动啤酒分析仪采用了Anton Paar最新研制的近红外的专利方法，根据样品对特定的近红外波长的吸收直接测量啤酒的酒精含量。
公开号为CN 1480721A公开的“便携式近红外矿物分析仪”和公开号为CN1542433A公开的“利用近红外光谱测量固体物质成分含量的装置”以及授权公开号为CN 2615660Y公开的“近红外谷物品质分析仪用漫透射测定装置”和授权公开号为CN 2676188Y公开的“便携式近红外光谱仪”均是采用漫反射方式对固体样品进行分析。
目前，没有近红外光谱分析技术在黄酒酒龄检测方面的应用，更没有基于近红外光谱分析技术的黄酒酒龄快速鉴别装置方面的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于近红外光谱的黄酒酒龄快速鉴别装置，通过采集黄酒近红外光谱并通过光谱处理实现快速、现场鉴别黄酒酒龄的黄酒酒龄鉴别的装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：它包括检测控制器，工件检测器，温度传感器，检测夹具，滤光片，近红外发光二极管光源，检测台，温度调节控制器，恒温箱，光学透镜，第一光纤固定器，光纤，第二光纤固定器，光电传感器。倒装酒瓶的检测夹具装在检测台中，检测台与光电传感器均装在恒温箱中，瓶颈部位的检测夹具左侧装有近红外发光二极管光源和滤光片，滤光片入射面装在近红外发光二极管光源的出射面；检测夹具右侧装有光学透镜，光学透镜的出射面与光纤的接受面相对，光纤的出射端与光电传感器的输入端连接，滤光片的出射面通过检测夹具上的入射光口与光学透镜的接受面呈同轴对向设置，光学透镜下方的检测夹具侧面上依次装有温度传感器和工件检测器；工件检测器、温度传感器、温度调节控制器和光电传感器的输出端分别与检测控制器连接。
所述的检测控制器：包括放大器，模数转换，单片机，显示单元，键盘和定标模型存贮器。放大器的输入端与光电传感器的输出端连接，放大器的输出端与模数转换的输入端连接，模数转换的输出端与单片机的I/O口连接，单片机的另两个I/O口分别与工件检测器和温度传感器的输出端连接，单片机还分别与显示单元、键盘、定标模型存贮器和温度调节控制器连接，定标模型存贮器内固化有光谱预处理模块和温度校正模块。
所述的滤光片根据不同的样品选择最优波段的近红外窄带滤光片，滤光片的带滤波段由酒类品种决定。
本发明具有的有益效果是：采用近红外发光二极管(LED)光源，耗能少、适用性强、稳定性强。滤光片紧贴近红外发光二极管光源前，在测量过程中，整个装置没有移动部件，解决了分光器件转动的问题，且整个装置结构紧凑。根据不同的样品选择最优波段的近红外窄带滤光片，提高了检测速度。温度传感器及温度调节控制器采集并控制温度，解决了样品温度不同造成的黄酒酒龄鉴别结果不准确的问题。瓶装黄酒酒龄鉴别时，检测其瓶颈部位，减少了光程，提高了检测精度。采用专用检测夹具和工件检测器，可提高检测速度。
附图说明
图1是基于近红外光谱的智能化黄酒酒龄快速鉴别装置示意图；
图2是检测控制器示意图；
图3是带有温度校正的黄酒酒龄鉴别模型建模流程图。
图中：1、检测控制器；2、工件检测器；3、温度传感器；4、检测夹具；5、滤光片；6、近红外发光二极管光源；7、检测台；8、温度调节控制器；9、恒温箱；10、光学透镜；11、第一光纤固定器；12、光纤；13、第二光纤固定器；14、光电传感器；101、放大器；102、模数转换；103、单片机；104、显示单元；105、键盘，106、定标模型存贮器。
具体实施方式
如图1所示，本发明它包括检测控制器1，工件检测器2，温度传感器3，检测夹具4，滤光片5，近红外发光二极管光源6，检测台7，温度调节控制器8，恒温箱9，光学透镜10，第一光纤固定器11，光纤12，第二光纤固定器13，光电传感器。倒装酒瓶的检测夹具4装在检测台7中，检测台7与光电传感器14均装在恒温箱8中，瓶颈部位的检测夹具4左侧装有近红外发光二极管光源6和滤光片5，滤光片5入射面装在近红外发光二极管光源6的出射面；检测夹具4右侧装有光学透镜10，光学透镜10的出射面与光纤12的接受面相对，光纤12的出射端与光电传感器14的输入端连接，滤光片5的出射面通过检测夹具4上的入射光口与光学透镜10的接受面呈同轴对向设置，光学透镜10下方的检测夹具4侧面上依次装有温度传感器3和工件检测器2；工件检测器2、温度传感器3、温度调节控制器8和光电传感器14的输出端分别与检测控制器1连接。
如图2所示，所述的检测控制器1：包括放大器101，模数转换102，单片机103，显示单元104，键盘105和定标模型存贮器106。放大器101的输入端与光电传感器14的输出端连接，放大器101的输出端与模数转换102的输入端连接，模数转换102的输出端与单片机103的I/O口连接，单片机103的另两个I/O口分别与工件检测器2和温度传感器3的输出端连接，单片机103还分别与显示单元104、键盘105、定标模型存贮器106和温度调节控制器8连接，定标模型存贮器106内固化有光谱预处理模块和温度校正模块。
所述的滤光片5根据不同的样品选择最优波段的近红外窄带滤光片，滤光片5的带滤波段由酒类品种决定。
本发明的工件检测器2可选用WD-005、WD-01、WD-02等传感器；温度传感器3采用两编集成AD590(0～50℃)；温度调节控制器8可采用KT2温度控制器；光电传感器14可选择硅检测器、铟镓砷检测器或硫化铅检测器；放大器101可采用LM324、OPA11、OP27等型号的器件；模数转换102可采用ADS7804、ADS7807、MAX1247、MAX525；单片机103可采用AT89S52、AT89S57、MCS8051等型号的器件；显示单元104可采用HD61202、HD61203等LCD液晶显示器；酒龄计算模块可采用89C51、80487、80587等协处理器；定标模型存贮器106可采用DS1230、62256等RAM。
本发明装置的检测温度范围为15～40℃。
本发明结合图1、图2、图3说明具体工作过程：
通过键盘105在单片机103中设定检测温度，温度范围为15～40℃。开机，预热30分钟，待近红外发光二极管光源6稳定开始工作。
待测瓶装黄酒放置在紧固在检测台7的检测夹具4中，工件检测器2检测到信号，将信号传输给单片机103。温度传感器3检测待测瓶装黄酒温度并传输给单片机103。单片机103控制温度调节控制器8，温度调节控制器8控制恒温箱9，达到预设检测温度，开始进行光谱检测。
近红外发光二极管光源6发出的光照在滤光片5上，滤光片5出射的的光通过检测夹具4上的入射光口照射在待测瓶装黄酒上。光学透镜10收集透过待测瓶装黄酒被检测部位的透射光，并映射到光纤12上。
光纤12将光信号传给光电传感器14，光电传感器14将光信号转变成电信号，电信号被放大器101放大后，由模数转换102转变成光谱数字信号，并输入单片机103。
单片机103将光谱数字信号和待测瓶装黄酒温度送入定标模型存贮器106，由定标模型存贮器106的带有温度校正的黄酒酒龄鉴别模型(建模过程见图3)计算出待测瓶装黄酒的酒龄，并由单片机103将酒龄结果送入显示单元104显示。

Claims (3)

1.一种基于近红外光谱的黄酒酒龄快速鉴别装置，其特征在于它包括检测控制器(1)，工件检测器(2)，温度传感器(3)，检测夹具(4)，滤光片(5)，近红外发光二极管光源(6)，检测台(7)，温度调节控制器(8)，恒温箱(9)，光学透镜(10)，第一光纤固定器(11)，光纤(12)，第二光纤固定器(13)，光电传感器(14)；倒装酒瓶的检测夹具(4)装在检测台(7)中，检测台(7)与光电传感器(14)均装在恒温箱(8)中，瓶颈部位的检测夹具(4)左侧装有近红外发光二极管光源(6)和滤光片(5)，滤光片(5)入射面装在近红外发光二极管光源(6)的出射面；检测夹具(4)右侧装有光学透镜(10)，光学透镜(10)的出射面与光纤(12)的接受面相对，光纤(12)的出射端与光电传感器(14)的输入端连接，滤光片(5)的出射面通过检测夹具(4)上的入射光口与光学透镜(10)的接受面呈同轴对向设置，光学透镜(10)下方的检测夹具(4)侧面上依次装有温度传感器(3)和工件检测器(2)；工件检测器(2)、温度传感器(3)、温度调节控制器(8)和光电传感器(14)的输出端分别与检测控制器(1)连接。
2、根据权利要求1所述的一种基于近红外光谱的黄酒酒龄快速鉴别装置，其特征在于所述的检测控制器(1)：包括放大器(101)，模数转换(102)，单片机(103)，显示单元(104)，键盘(105)和定标模型存贮器(106)；放大器(101)的输入端与光电传感器(14)的输出端连接，放大器(101)的输出端与模数转换(102)的输入端连接，模数转换(102)的输出端与单片机(103)的I/O口连接，单片机(103)的另两个I/O口分别与工件检测器(2)和温度传感器(3)的输出端连接，单片机(103)还分别与显示单元(104)、键盘(105)、定标模型存贮器(106)和温度调节控制器(8)连接，定标模型存贮器(106)内固化有光谱预处理模块和温度校正模块。
3、根据权利要求1所述的一种基于近红外光谱的黄酒酒龄快速鉴别装置，其特征在于：所述的滤光片(5)根据不同的样品选择最优波段的近红外窄带滤光片，滤光片(5)的带滤波段由酒类品种决定。
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