CN101598693A - 肉品品质的检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种肉品品质的检测方法及装置。该装置包括：扫频信号发生单元，用于在中央处理单元的驱动下生成正弦扫频信号，并将生成的正弦扫频信号输出给检测单元，正弦扫频信号包括多个频率的源信号；检测单元，用于将多个频率的源信号加载到待测肉品上，得出从待测肉品输出的每个频率的源信号对应的输出信号，根据每个频率的源信号和对应的输出信号得出每个频率的源信号和输出信号的幅度比，并将得出的每个频率对应的幅度比输出给中央处理单元；中央处理单元，用于根据每个频率对应的幅度比生成每个频率对应的复阻抗值。本发明的技术方案可以全面而准确地检测出肉品的品质；肉品品质的检测装置成本低，便于携带适合应用于现场检测。

Description

肉品品质的检测方法及装置

技术领域

本发明涉及农业信息技术领域，特别涉及一种肉品品质的检测方法及装置。

背景技术

近年来，随着人们生活水平的提高，畜禽肉品的食用量迅速增长，进而对肉品的品质提出了更高的要求。检测肉品品质主要包括检测肉品的肉色、新鲜度、嫩度、肌肉系水力、肌肉脂肪含量及脂类氧化性、风味、pH值等电物特性。目前肉品食品的检测正朝着更加安全和卫生的方向发展，检测质量不断提高。当前肉品品质检测技术主要包括：物理分析法中的计算机视觉技术、超声波技术、仪器分析法的高效液相色谱技术以及阻抗分析法等。

计算机视觉技术依据图像处理方法对肉品品质进行检测。但该技术仅可以对肉品的新鲜度这一项电物特性做出判定，无法全面地检测出肉品的品质；并且该技术采用的设备成本高而且体积较大，不便于携带，难以应用于现场检测。

超声波检测技术是利用肉品在超声波作用下的吸收特性、衰减系数、传播速度、本身的声阻抗和固有频率，测定肉品组成成分、肌肉厚度、脂肪厚度的快速无损在线检测、分级方法。该技术不能检测肉品的水分、新鲜度、嫩度、pH值等主要电物特性，无法全面地检测出肉品的品质；并且该技术采用的设备成本高而且体积较大，难于携带，不适合现场检测。

高效液相色谱法(High Performance Liquid Chromatography，简称：HPLC)特别适用于高沸点、不能气化或热稳定性差的有机物的分离分析，在食品行业中常用于食品添加剂、农药残留和生物毒素的分析检测。但是采用高效液相色谱法对肉品品质进行检测，无法全面地检测出肉品的品质；并且该技术采用的设备成本高而且体积较大，不便于携带，难以应用于现场检测。

阻抗值分析法是通过检测出肉品在一定频率下的阻抗值，而分析出肉品品质的方法。肉品组织含有大量不同形状的细胞，这些细胞之间的液体可视为电解质溶液。当直流或低频电流施加于肉品组织时，电流将以任意一种可能的方式绕过细胞而流经细胞外液；当施加于肉品组织的电流的频率增加时，细胞膜电容的容抗减小，一部分电流将穿过细胞膜流经细胞内液。因此肉品组织对低频电流的阻抗值较大而对高频电流的阻抗值较小。肉品组织在较低频率电流下测得的阻抗值可体现出细胞外物质的部分电物特性，而较高频率电流下测得的阻抗值可体现出细胞内物质的部分电物特性和细胞外物质的部分电物特性。较低频率电流下检测出的阻抗值和较高频率电流下检测出的阻抗值差异较大。当肉品水分改变或发生腐败使细胞被破坏而导致品质变化时，检测出的阻抗值与正常情况下检测出的阻抗值相比变化显著，由此可以得出肉品品质变化的检测结果。针对上述通过在肉品组织上施加电流得出阻抗值的检测方法，现有技术中通常采用单一频率的电流来测量肉品的阻抗值，该方法虽然比较容易实现，但是由于采用的是单一频率的电流，测得的阻抗值仅能体现肉品的部分电物特性，所体现的肉品的电物特性不完整，因此无法全面地检测出肉品的品质；并且该技术采用的设备成本高而且体积较大，不便于携带，难以应用于现场检测。

综上所述，现有技术中对肉品品质的检测方法无法全面地检测出肉品的品质，并且采用的设备成本高而且体积较大，不便于携带，难以应用于现场检测。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的问题，提供一种肉品品质的检测方法及装置，从而可全面而准确地检测出肉品的品质，并且成本低，适合应用于现场检测。

为实现上述目的，本发明提供了一种肉品品质的检测装置，包括中央处理单元、扫频信号发生单元和检测单元；

所述扫频信号发生单元，用于在所述中央处理单元的驱动下生成正弦扫频信号，并将生成的正弦扫频信号输出给所述检测单元，所述正弦扫频信号包括多个频率的源信号；

所述检测单元，用于将所述多个频率的源信号加载到待测肉品上，得出从待测肉品输出的每个频率的源信号对应的输出信号，根据每个频率的源信号和对应的输出信号得出每个频率的源信号和输出信号的幅度比，并将得出的每个频率对应的幅度比输出给所述中央处理单元；

所述中央处理单元，用于根据每个频率对应的幅度比生成每个频率对应的复阻抗值。

所述检测单元还用于根据每个频率的源信号和对应的输出信号得出每个频率的源信号和输出信号的相位差，并将得出的每个频率对应的相位差输出给所述中央处理单元；所述中央处理单元还用于根据每个频率对应的幅度比和相位差生成每个频率对应的复阻抗实部值和复阻抗虚部值。

所述中央处理单元还用于根据每个频率对应的复阻抗值生成复阻抗频谱图。

所述扫频信号发生单元包括直接数字式频率合成器和与所述直接数字式频率合成器连接的差分电路；

所述直接数字式频率合成器，用于在所述中央处理单元的驱动下生成两路互补单极性正弦信号；

所述差分电路，用于将所述两路互补单极性正弦信号转换为对称双极性正弦信号，所述正弦扫频信号为所述对称双极性正弦信号。

所述检测单元包括电极、运算放大电路和幅相检测电路；

所述电极，用于将多个频率的源信号加载到待测肉品上，并将从待测肉品输出的每个频率的源信号对应的输出信号输出给所述运算放大电路；

所述运算放大电路，用于对所述多个频率的源信号进行运算放大处理生成经过运算放大处理的每个频率的源信号，并将经过运算放大处理的每个频率的源信号输出给所述幅相检测电路；

所述幅相检测电路，用于根据经过运算放大处理的每个频率的源信号和对应的输出信号进行对数压缩处理，生成源信号和输出信号的幅度比以及源信号和输出信号的相位差。

所述电极包括七个电极针，其中一个电极针位于所述电极的中央，其余六个电极针串联并均匀分布在以中央的电极针为圆心的圆周上；

所述电极的材料为铜或者铜合金，且所述电极的外层镀金。

为实现上述目的，本发明还提供了一种肉品品质的检测方法，包括：

扫频信号发生单元在中央处理单元的驱动下生成正弦扫频信号，并将生成的正弦扫频信号输出给检测单元，所述正弦扫频信号包括多个频率的源信号；

所述检测单元将所述多个频率的源信号加载到待测肉品上，得出从待测肉品输出的每个频率的源信号对应的输出信号，根据每个频率的源信号和对应的输出信号得出每个频率的源信号和输出信号的幅度比，并将得出的每个频率对应的幅度比输出给所述中央处理单元；

所述中央处理单元根据每个频率对应的幅度比生成每个频率对应的复阻抗值。

所述检测单元输出的幅度比为以电压值表示的幅度比；

所述中央处理单元根据每个频率对应的幅度比生成每个频率对应的复阻抗值包括：

所述中央处理单元对所述以电压值表示的幅度比进行模拟数字转换，生成数字化的以电压值表示的幅度比；

所述中央处理单元根据公式 $V_{\mathrm{mag}}=643.0\lg \left(\frac{V_{\mathrm{inA}}}{V_{\mathrm{inB}}}\right)+932.3,$ 对数字化的以电压值表示的幅度比进行计算得出以比值表示的幅度比，所述数字化的以电压值表示的幅度比为V_mag，所述以比值表示的幅度比为

所述中央处理单元根据公式 $Z_x=\frac{V_{\mathrm{inA}}}{V_{\mathrm{inB}}}R,$ 对每个频率对应的

进行计算处理得出每个频率对应的复阻抗值，所述复阻抗值为Z_x；

其中，R为固定参考电阻值。

所述中央处理单元根据每个频率对应的幅度比和相位差生成每个频率对应的复阻抗实部值和复阻抗虚部值。

所述检测单元输出的幅度比为以电压值表示的幅度比以及输出的相位差为以电压值表示的相位差；

所述中央处理单元对所述以电压值表示的幅度比和所述以电压值表示的相位差进行模拟数字转换，生成数字化的以电压值表示的幅度比和数字化的以电压值表示的相位差；

所述中央处理单元根据每个频率对应的幅度比和相位差生成每个频率对应的复阻抗实部值和复阻抗虚部值包括：

所述中央处理单元根据公式 $V_{\mathrm{mag}}=643.0\lg \left(\frac{V_{\mathrm{inA}}}{V_{\mathrm{inB}}}\right)+932.3,$ 对数字化的以电压值表示的幅度比进行计算得出以比值表示的幅度比，所述数字化的以电压值表示的幅度比为V_mag，所述以比值表示的幅度比为

所述中央处理单元根据公式

对数字化的以电压值表示的相位差进行计算得出以度数表示的相位差，所述数字化的以电压值表示的相位差为V_mag，所述以度数表示的相位差为

所述中央处理单元根据公式

对每个频率对应的

和进行计算处理得出每个频率对应的复阻抗实部值，所述复阻抗实部值为R_x；

所述中央处理单元根据公式对每个频率对应的

和

进行计算处理得出每个频率对应的复阻抗虚部值，所述复阻抗虚部值为X_x；

其中，R为固定参考电阻值。

本发明的技术方案中通过将正弦扫频信号加载到待测肉品上，检测出待测肉品在不同频率下的复阻抗值，不同频率下的复阻抗值可以完整的反映肉品的各项电物特性，从而可以全面而准确地检测出肉品的品质；本发明中的肉品品质的检测装置中包括的中央处理单元、扫频信号发生单元和检测单元的价格均比较低并且体积小，因此本实施例中肉品品质的检测装置成本低并且便于携带，适合应用于现场检测。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种肉品品质的检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种肉品品质的检测装置的结构示意图；

图3a为本发明电极的结构示意图；

图3b为图3a中A-A向剖视图；

图4为本发明肉品品质的检测原理图；

图5为本发明实施例三提供的一种肉品品质的检测方法的流程图；

图6为采用本发明肉品品质的检测装置检测猪肉样品的复阻抗频谱图之一；

图7为采用本发明肉品品质的检测装置检测猪肉样品的复阻抗频谱图之二。

具体实施方式

图1为本发明实施例一提供的一种肉品品质的检测装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括中央处理单元1、扫频信号发生单元2和检测单元3。扫频信号发生单元2在中央处理单元1的驱动下生成正弦扫频信号，并将生成的正弦扫频信号输出给检测单元3，该正弦扫频信号包括多个频率的源信号；检测单元3将多个频率的源信号加载到待测肉品上，得出从待测肉品输出的每个频率的源信号对应的输出信号，根据每个频率的源信号和对应的输出信号得出每个频率的源信号和输出信号的幅度比，并将得出的每个频率对应的幅度比输出给中央处理单元1；中央处理单元1根据每个频率对应的幅度比生成每个频率对应的复阻抗值。

本实施例中的肉品品质的检测装置通过将正弦扫频信号加载到待测肉品上，检测出待测肉品在不同频率下的复阻抗值，不同频率下的复阻抗值可以完整的反映肉品的各项电物特性，从而可以全面而准确地检测出肉品的品质；本实施例中的肉品品质的检测装置中包括的中央处理单元、正弦扫频信号发生单元和检测单元的价格均比较低并且体积小，因此本实施例中肉品品质的检测装置成本低，便于携带，适合应用于现场检测。

图2为本发明实施例二提供的一种肉品品质的检测装置的结构示意图，如图2所示，该装置包括中央处理单元1、扫频信号发生单元2和检测单元3。

中央处理单元1可用于驱动扫频信号发生单元2。具体地，中央处理单元1向扫频信号发生单元2发送频率控制字，该频率控制字用于改变扫频信号发生单元2输出的正弦扫频信号的频率。本实施例中正弦扫频信号的频率范围可以在10Hz至200KHz，频率控制字可以控制正弦扫频信号在10Hz至200KHz频率范围内以10Hz的频率间隔依次输出，例如：10Hz、20Hz、30Hz......200KHz。

扫频信号发生单元2在中央处理单元1的驱动下生成正弦扫频信号，并将生成的正弦扫频信号输出给检测单元3。其中，正弦扫频信号可以包括多个频率的源信号，如果正弦扫频信号在10Hz至200KHz的频率范围内以10Hz的频率间隔依次输出，则输出给检测单元3的是频率为10Hz、20Hz、30Hz......200KHz的源信号，其中10Hz为初始频率。本实施例中，扫频信号发生单元2在中央处理单元1的驱动下生成正弦扫频信号，该正弦扫频信号在频率范围内可以以一定的频率间隔快速的输出，从而可以使本实施例中的肉品品质的检测装置实现对肉品的快速检测。例如，采用上述在10Hz至200KHz的频率范围内以10Hz的频率间隔输出的正弦扫频信号，本实施例检测肉品品质的装置完成一次检测的时间可以小于等于20s。其中，完成一次检测是指检测出在扫频信号频率范围内的不同频率下的复阻抗值。扫频信号发生单元2可包括直接数字式频率合成器(Direct Digital Synthesizer，简称：DDS)21，DDS 21在中央处理单元1的驱动下生成两路互补单极性正弦信号，此时正弦扫频信号为该两路互补单极性正弦信号，此种情况下DDS 21可直接与运算放大电路32和电极31连接，此种情况图2中未示出。进一步地，扫频信号发生单元2还可以包括与DDS 21连接的差分电路22，该差分电路22可以将两路互补单极性正弦信号转换成对称双极性正弦信号，则此时扫频信号发生单元2输出的正弦扫频信号为对称双极性正弦信号，例如可以是幅度为±2V的对称双极性正弦信号。采用对称双极性正弦信号可以有效避免电极极化对检测结果的影响。在实际应用中，DDS 21可采用AD9854型DDS，也可采用其它型号的DDS；差分电路22可采用TLC27L2型运算放大芯片实现，也可采用其它型号的运算放大芯片实现。

检测单元3将多个频率的源信号加载到待测肉品上，得出从待测肉品输出的每个频率的源信号对应的输出信号，根据每个频率的源信号和对应的输出信号得出每个频率的源信号和输出信号的幅度比，并将得出的每个频率对应的幅度比输出给中央处理单元1。进一步地，检测单元3还可以根据每个频率的源信号和对应的输出信号得出每个频率的源信号和输出信号的相位差，并将得出的每个频率对应的相位差输出给中央处理单元1。

具体地，检测单元3可包括电极31、运算放大电路32和幅相检测电路33。

电极31的输入端与扫频信号发生单元2连接，输出端与运算放大电路32连接。电极31可用于将多个频率的源信号加载到待测肉品上，并将从待测肉品输出的每个频率的源信号对应的输出信号输出给运算放大电路32。图3a为本发明电极的结构示意图，图3b为图3a中A-A向剖视图，如图3a和图3b所示，电极31包括七个电极针，电极31被插入待测肉品。一个电极针位于电极31的中央，该电极针可称为中央的电极针，中央的电极针为电极31的输入端，扫频信号发生单元2输出的多种频率的源信号通过中间的电极针输出给待测肉品。其余六个电极针串联并均匀分布在以中央的电极针为圆心的圆周上，该六个电极针为电极31的输出端，从待测肉品输出的每个频率的源信号对应的输出信号通过其余六个电极针输出给运算放大电路32。本实施例中，电极31的材料可以为铜或者铜合金，进一步地，电极31的外层镀金。

运算放大电路32与扫频信号发生单元2连接，运算放大电路32接收扫频信号发生单元2输出的多个频率的源信号。运算放大电路32对接收的多个频率的源信号进行运算放大处理生成经过运算放大处理的每个频率的源信号，并将经过运算放大处理的每个频率的源信号输出给幅相检测电路33；运算放大电路32对接收的多个频率的源信号对应的输出信号进行运算放大处理生成经过运算放大处理的输出信号，并将经过运算放大处理的输出信号输出给幅相检测电路33。例如，运算放大电路32可以包括前置放大电路和采样保持电路，前置放大电路和采样保持电路串联连接。前置放大电路与电极31和扫频信号发生单元2连接，采样保持电路与幅相检测电路33连接。具体地，运算放大电路32可采用TLC27L2型运算放大芯片实现，也可采用其它型号的运算放大芯片实现。

幅相检测电路33根据经过运算放大处理的每个频率的源信号和对应的输出信号进行对数压缩处理，生成源信号和输出信号的幅度比以及源信号和输出信号的相位差，具体地，幅相检测电路33输出的幅度比和相位差分别为以电压值表示的幅度比和以电压值表示的相位差。幅相检测电路33将生成的每个频率对应的以电压值表示的幅度比和以电压值表示的相位差发送给中央处理单元1。其中，以电压值表示的幅度比的范围可以在0V至1.8V，以电压值表示的相位差的范围也可以为0V至1.8V。幅相检测电路33可以采用射频或者中频幅相检测电路。

中央处理单元1对以电压值表示的幅度比进行模拟数字转换，生成数字化的以电压值表示的幅度比V_mag。进一步地，中央处理单元1还可以对以电压值表示的相位差进行模拟数字转换，生成数字化的以电压值表示的相位差V_phs。

中央处理单元1根据公式 $V_{\mathrm{mag}}=643.0\lg \left(\frac{V_{\mathrm{inA}}}{V_{\mathrm{inB}}}\right)+932.3,$ 对数字化的以电压值表示的幅度比V_mag进行计算得出

为以比值表示的幅度比；中央处理单元1还根据公式

对数字化的以电压值表示的相位差V_phs进行计算处理得出

为以度数表示的相位差。

中央处理单元1根据公式 $Z_x=\frac{V_{\mathrm{inA}}}{V_{\mathrm{inB}}}R,$ 对

进行计算处理得出每个频率对应的复阻抗Z_x；其中，R为固定参考电阻值，R的取值范围可以为10Ω至100Ω。

进一步地，中央处理单元1根据公式

对每个频率对应的

和

进行计算处理得出每个频率对应的复阻抗实部值R_x；中央处理单元1根据公式

对每个频率对应的

和

进行计算处理得出每个频率对应的复阻抗虚部值X_x。

在实际应用中，中央处理单元1可采用C8051F005型中央处理单元，也可采用其他型号的中央处理单元。并且中央处理单元1还可以设置一个与上位机通信的接口。

图4为本发明肉品品质的检测原理图，如图4所示，R_x、X_x分别代表肉品的复阻抗实部值和复阻抗虚部值。肉品组织的负阻抗主要取决于组织内体液含量，细胞膜的活性，细胞内、外电阻率的分布以及广泛存在的分布电容。由于肉品组织微观结构的复杂性，造成了电阻抗特性的复杂性。多种因素的共同作用使得肉品组织电阻抗整体表现更接近一个复杂的阻容(RC)网络而非传统意义上的电阻器件，因此可以将肉品等效为阻容网络。在这一复杂的阻容网络中，细胞膜、细胞内液、细胞外液会随着组织的活性发生显著变化，进而影响肉品组织电阻抗谱特性。因此不同频率对应的复阻抗值能更好地反映出肉品的电物特性。不同频率对应的复阻抗值可完整的反映出肉品的各项电物特性，从而可通过不同频率对应的复阻抗值分析出肉品的品质。具体地中央处理单元1还可以根据每个频率对应的复阻抗值生成复阻抗频谱图，通过将复阻抗频谱图中的曲线与设置的标准曲线进行对比，分析出肉品的品质。通过上述复阻抗频谱图可以更直观的分析出肉品的品质。进一步地，根据实际需要，中央处理单元1还可以根据每个频率对应的复阻抗实部值生成复阻抗实部值频谱图，以及根据每个频率对应的复阻抗虚部值生成复阻抗虚部值频谱图，生成的复阻抗实部值频谱图和复阻抗虚部值频谱图可作为分析肉品品质的辅助频谱图。

进一步地，本实施例中的检测装置还可以包括与中央处理单元1连接的显示单元4，显示单元4可以将生成复阻抗频谱图、复阻抗实部值频谱图和复阻抗虚部值频谱图进行显示。

进一步地，本实施例中的检测装置还可以包括与中央处理单元1连接的输入单元5，该输入单元5可向中央处理单元1输入设置正弦扫频信号的初始频率和频率间隔。中央处理单元1根据输入单元5输入的初始频率和频率间隔生成频率控制字。该输入单元5可以采用键盘。

本实施例中的肉品品质的检测装置通过将正弦扫频信号加载到待测肉品上，检测出待测肉品在不同频率下的复阻抗值，不同频率下的复阻抗值可以完整的反映肉品的各项电物特性，从而可以全面而准确地检测出肉品的品质；本实施例中的肉品品质的检测装置中包括的中央处理单元、扫频信号发生单元和检测单元的价格均比较低并且体积小，因此本实施例中肉品品质的检测装置成本低，并且便于携带适合应用于现场检测；正弦扫频信号采用对称双极性正弦信号，有效避免了电极极化对检测结果的影响；本实施例中的电极采用七针电极结构，使注入肉品中的电流分布均匀，并且可根据实际需要调整电极的插入深度，从而可检测出肉品深层的电物特性，该电极与肉品的耦合方式可以有效满足检测的需要；电极采用铜或者铜合金并且外层镀金的材料，不易锈蚀，有效解决了现有技术中的电极容易锈蚀以及锈蚀后易折断的问题；本实施例中，扫频信号发生单元在中央处理单元的驱动下生成正弦扫频信号，该正弦扫频信号在频率范围内可以以一定的频率间隔快速的输出，从而可以使本实施例中的肉品品质的检测装置实现对肉品的快速检测；采用本实施例中的肉品品质的检测装置可完成对肉品的非破坏性检测，并且该装置采用低功耗设计，信噪比高，结构简单，使用方便安全，稳定可靠。

图5为本发明实施例三提供的一种肉品品质的检测方法的流程图，如图5所述，该方法包括：

步骤101、扫频信号发生单元在中央处理单元的驱动下生成正弦扫频信号，并将生成的正弦扫频信号输出给检测单元，该正弦扫频信号包括多个频率的源信号；

步骤102、检测单元将多个频率的源信号加载到待测肉品上，得出从待测肉品输出的每个频率的源信号对应的输出信号，根据每个频率的源信号和对应的输出信号得出每个频率的源信号和输出信号的幅度比，并将得出的每个频率对应的幅度比输出给中央处理单元；

进一步地，检测单元还可以根据每个频率的源信号和对应的输出信号得出每个频率的源信号和输出信号的相位差，并将得出的每个频率对应的相位差输出给中央处理单元；

步骤103、中央处理单元根据每个频率对应的幅度比生成每个频率对应的复阻抗值。

进一步地，中央处理单元还可以根据每个频率对应的幅度比和相位差生成每个频率对应的复阻抗实部值和复阻抗虚部值。

本步骤中中央处理单元生成复阻抗值、复阻抗实部值和复阻抗虚部值过程中所采用的各个公式可参见上述实施例二中的描述，此处不再赘述。

进一步地，本实施例还可以包括：步骤104、中央处理单元根据每个频率对应的复阻抗值生成复阻抗频谱图。

进一步地，中央处理单元还可以根据每个频率对应的复阻抗实部值生成复阻抗实部值频谱图，以及根据复阻抗虚部值生成复阻抗虚部值频谱图。

对本实施例中各步骤的具体描述可参见上述实施例二中的描述，此处不再赘述。

本实施例中的肉品品质的检测方法可以由肉品品质的检测装置来执行。

本实施例中的肉品品质的检测方法中通过将正弦扫频信号加载到待测肉品上，检测出待测肉品在不同频率下的复阻抗值，不同频率下的复阻抗值可以完整的反映肉品的各项电物特性，从而可以全面而准确地检测出肉品的品质；本实施例中执行肉品品质的检测方法的装置所包括的中央处理单元、扫频信号发生单元和检测单元的价格均比较低并且体积小，因此本实施例中肉品品质的检测装置成本低，并且便于携带适合应用于现场检测；正弦扫频信号采用对称双极性正弦信号，有效避免了电极极化对检测结果的影响；本实施例中检测单元的电极采用七针电极结构，使注入肉品中的电流分布均匀，并且可根据实际需要调整电极的插入深度，从而可检测出肉品深层的电物特性，该电极与肉品的耦合方式可以有效满足检测的需要；电极采用铜或者铜合金并且外层镀金的材料，不易锈蚀，有效解决了现有技术中的电极容易锈蚀以及锈蚀后易折断的问题；本实施例通过控制输出正弦扫频信号的时间，可以完成对肉品的快速检测；采用本实施例中的肉品品质的检测方法可完成对肉品的非破坏性检测，并且执行肉品品质的检测方法的装置信噪比高，结构简单，使用方便安全，稳定可靠。

图6为采用本发明肉品品质的检测装置检测猪肉样品的复阻抗频谱图之一，如图6所示，图中的曲线为采用阻抗谱表示肉品水分变化。在一定时间间隔(例如2小时)用注射器向肉品内注射定量水(5ml)，每次注射定量水后在不同的频率下进行测量得到肉品复阻抗频谱图。图6中所示的为对三种不同的含水量的肉品进行测量所得出的肉品复阻抗频谱图。其中对水分含量的确定可以通过与国标法《GB/T 9695.15-88》得到的水分含量做比较而确定。从图6可以看出随着水分含量的增加肉品复阻抗频谱图在不同频率下的复阻抗值表现出下降的趋势在整个频率段区分明显。

图7为采用本发明肉品品质的检测装置检测猪肉样品的复阻抗频谱图之二，如图7所示，图中的曲线为采用阻抗谱表示肉品新鲜度变化。每隔一定时间(例如12小时)，在不同的频率下测量得到肉品复阻抗频谱图，图7中为在三个不同的时间对肉品进行测量所得出的肉品复阻抗频谱图。与《GB2707-2005》感官标准进行对比，发现随着时间的推移，肉品表面开始泛白，后来开始产生异味和酸败的味道。为了取出水分蒸发对此实验的影响，在检测过程中可用保鲜膜将肉品包起来，电极穿过保鲜膜插入肉品中。由图7可以看出随着肉品腐败的加剧，肉品复阻抗值总体表现出下降的趋势，在整个频率段区分明显。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1、一种肉品品质的检测装置，其特征在于，包括中央处理单元、扫频信号发生单元和检测单元；

所述扫频信号发生单元，用于在所述中央处理单元的驱动下生成正弦扫频信号，并将生成的正弦扫频信号输出给所述检测单元，所述正弦扫频信号包括多个频率的源信号；

所述检测单元，用于将所述多个频率的源信号加载到待测肉品上，得出从待测肉品输出的每个频率的源信号对应的输出信号，根据每个频率的源信号和对应的输出信号得出每个频率的源信号和输出信号的幅度比，并将得出的每个频率对应的幅度比输出给所述中央处理单元；

所述中央处理单元，用于根据每个频率对应的幅度比生成每个频率对应的复阻抗值。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测单元还用于根据每个频率的源信号和对应的输出信号得出每个频率的源信号和输出信号的相位差，并将得出的每个频率对应的相位差输出给所述中央处理单元；

所述中央处理单元还用于根据每个频率对应的幅度比和相位差生成每个频率对应的复阻抗实部值和复阻抗虚部值。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中央处理单元还用于根据每个频率对应的复阻抗值生成复阻抗频谱图。

4、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述扫频信号发生单元包括直接数字式频率合成器和与所述直接数字式频率合成器连接的差分电路；

所述直接数字式频率合成器，用于在所述中央处理单元的驱动下生成两路互补单极性正弦信号；

所述差分电路，用于将所述两路互补单极性正弦信号转换为对称双极性正弦信号，所述正弦扫频信号为所述对称双极性正弦信号。

5、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述检测单元包括电极、运算放大电路和幅相检测电路；

所述电极，用于将多个频率的源信号加载到待测肉品上，并将从待测肉品输出的每个频率的源信号对应的输出信号输出给所述运算放大电路；

所述运算放大电路，用于对所述多个频率的源信号进行运算放大处理生成经过运算放大处理的每个频率的源信号，并将经过运算放大处理的每个频率的源信号输出给所述幅相检测电路；

所述幅相检测电路，用于根据经过运算放大处理的每个频率的源信号和对应的输出信号进行对数压缩处理，生成源信号和输出信号的幅度比以及源信号和输出信号的相位差。

6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电极包括七个电极针，其中一个电极针位于所述电极的中央，其余六个电极针串联并均匀分布在以中央的电极针为圆心的圆周上；

所述电极的材料为铜或者铜合金，且所述电极的外层镀金。

7、一种肉品品质的检测方法，其特征在于，包括：

扫频信号发生单元在中央处理单元的驱动下生成正弦扫频信号，并将生成的正弦扫频信号输出给检测单元，所述正弦扫频信号包括多个频率的源信号；

所述检测单元将所述多个频率的源信号加载到待测肉品上，得出从待测肉品输出的每个频率的源信号对应的输出信号，根据每个频率的源信号和对应的输出信号得出每个频率的源信号和输出信号的幅度比，并将得出的每个频率对应的幅度比输出给所述中央处理单元；

所述中央处理单元根据每个频率对应的幅度比生成每个频率对应的复阻抗值。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述检测单元输出的幅度比为以电压值表示的幅度比；

所述中央处理单元根据每个频率对应的幅度比生成每个频率对应的复阻抗值包括：

所述中央处理单元对所述以电压值表示的幅度比进行模拟数字转换，生成数字化的以电压值表示的幅度比；

所述中央处理单元根据公式 $V_{\mathrm{mag}}=643.0\lg \left(\frac{V_{\mathrm{inA}}}{V_{\mathrm{inB}}}\right)+932.3,$ 对数字化的以电压值表示的幅度比进行计算得出以比值表示的幅度比，所述数字化的以电压值表示的幅度比为V_mag，所述以比值表示的幅度比为

所述中央处理单元根据公式 $Z_x=\frac{V_{\mathrm{inA}}}{V_{\mathrm{inB}}}R,$ 对每个频率对应的

进行计算处理得出每个频率对应的复阻抗值，所述复阻抗值为Z_x；

其中，R为固定参考电阻值。

9、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

所述中央处理单元根据每个频率对应的幅度比和相位差生成每个频率对应的复阻抗实部值和复阻抗虚部值。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述检测单元输出的幅度比为以电压值表示的幅度比以及输出的相位差为以电压值表示的相位差；

所述中央处理单元对所述以电压值表示的幅度比和所述以电压值表示的相位差进行模拟数字转换，生成数字化的以电压值表示的幅度比和数字化的以电压值表示的相位差；

所述中央处理单元根据每个频率对应的幅度比和相位差生成每个频率对应的复阻抗实部值和复阻抗虚部值包括：

所述中央处理单元根据公式 $V_{\mathrm{mag}}=643.0\lg \left(\frac{V_{\mathrm{inA}}}{V_{\mathrm{inB}}}\right)+932.3,$ 对数字化的以电压值表示的幅度比进行计算得出以比值表示的幅度比，所述数字化的以电压值表示的幅度比为V_mag，所述以比值表示的幅度比为

所述中央处理单元根据公式

对数字化的以电压值表示的相位差进行计算得出以度数表示的相位差，所述数字化的以电压值表示的相位差为V_mag，所述以度数表示的相位差为

所述中央处理单元根据公式对每个频率对应的

和

进行计算处理得出每个频率对应的复阻抗实部值，所述复阻抗实部值为R_x；

所述中央处理单元根据公式

对每个频率对应的

和

进行计算处理得出每个频率对应的复阻抗虚部值，所述复阻抗虚部值为X_x；

其中，R为固定参考电阻值。

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