CN103412100B - 一种猕猴桃储存时间检测装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种猕猴桃储存时间检测装置和方法。该装置包括数据采集装置和计算机,数据采集装置包括微处理器、样品室、气室、气敏传感器阵列、第一气泵和充满惰性气体的气源,样品室与气室之间设有上连通管和下连通管,气室上设有进气口,上连通管上设有出气口和第二气泵,出气口上设有出气电磁阀,气敏传感器阵列设置在气室中。该方法通过气敏传感器阵列检测猕猴桃挥发气体,微处理器对气敏传感器产生的响应信号进行采样,计算机对采样值进行处理,通过相干共振系统模型计算出相干共振特征值Rmax,将Rmax代入猕猴桃存储时间检测模型计算出存储时间。本发明能够快速准确的检测出猕猴桃的存储时间,检测成本较低。

Description

一种猕猴桃储存时间检测装置和方法
技术领域
本发明涉及食品检测技术领域,尤其涉及一种猕猴桃储存时间检测装置和方法。
背景技术
由于现代物流和贩售的需要,猕猴桃一般情况下均需提前采摘,装箱后经仓库、物流到达超市或者水果市场,进入百姓的生活。随着存放时间的增加,猕猴桃由于在空气中失去水分和自身内部的生物化学反应,导致质量的持续下降。由于猕猴桃的储存时间较难判断,因此在物流和仓储环节中有许多猕猴桃由于腐烂而失去食用价值,因此给果农和销售商每年都带来巨大的经济损失。因此如何才能做到猕猴桃储存时间快速、准确、廉价的检测,是一个亟待解决的难题。
中国专利公开号CN101140273,公开日2008年3月12日,发明的名称为一种年份酒的鉴别方法,该申请案公开了一种年份酒的鉴别方法,它用年份酒中微量成分的挥发系数大小判断相同规格的年份酒存储时间长短,挥发系数越小,年份酒的存储时间越长。其不足之处是,该方法不能检测猕猴桃的存储时间。
发明内容
本发明的目的是克服目前不能快速准确的检测出猕猴桃的储存时间,导致物流和仓储环节中有许多猕猴桃由于腐烂而失去食用价值的技术问题,提供了一种猕猴桃储存时间检测装置和方法,其能够快速准确的检测出猕猴桃的存储时间,检测成本较低。
为了解决上述问题,本发明采用以下技术方案予以实现:
本发明的一种猕猴桃储存时间检测装置,包括数据采集装置和计算机,所述数据采集装置包括微处理器、样品室、气室、气敏传感器阵列、第一气泵和充满惰性气体的气源,所述样品室顶部的出口通过上连通管与气室顶部的入口相连,所述样品室底部的入口通过下连通管与气室底部的出口相连,所述气室上设有进气口,所述进气口分别通过第一进气管路和第二进气管路与第一气泵相连,所述进气口还通过第三进气管路与气源相连,所述第一进气管路上设有第一电磁阀,所述第二进气管路上设有第二电磁阀和活性炭,所述第三进气管路上设有第三电磁阀,所述上连通管上设有出气口和第二气泵,所述出气口上设有出气电磁阀,所述气敏传感器阵列设置在气室中,所述微处理器分别与气敏传感器阵列、第一气泵、第二气泵、第一电磁阀、出气电磁阀和计算机电连接。
在本技术方案中,包括数据采集装置和计算机,所述数据采集装置包括微处理器、样品室、气室、气敏传感器阵列、第一气泵和充满惰性气体的气源,所述样品室顶部的出口通过上连通管与气室顶部的入口相连,所述样品室底部的入口通过下连通管与气室底部的出口相连,所述气室上设有进气口,所述进气口分别通过第一进气管路和第二进气管路与第一气泵相连,所述进气口还通过第三进气管路与气源相连,所述第一进气管路上设有第一电磁阀,所述第二进气管路上设有第二电磁阀和活性炭,所述第三进气管路上设有第三电磁阀,所述上连通管上设有出气口和第二气泵,所述出气口上设有出气电磁阀,所述气敏传感器阵列设置在气室中,所述微处理器分别与气敏传感器阵列、第一气泵、第二气泵、第一电磁阀、出气电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和计算机电连接。
在本技术方案中,先取得存放不同时间的猕猴桃样品,以新鲜空气、经活性炭过滤的空气和惰性气体分别作为载气,对存放不同时间的猕猴桃样品进行检测,经过计算机处理后得到3种载气对应的存储时间计算公式Rmax=mt-n和拟合精度K。
对3个拟合精度K进行判断,如果3种载气对应的拟合精度K都大于0.9,则分别在三种载气环境下对存放不同时间的猕猴桃样品重新进行检测,重新检测时,挥发性气体随载气在检测装置中循环流动完成后通入一定量载气进行稀释或减少挥发性气体随载气在检测装置中循环流动的时间减少5~10分钟;如果3种载气对应的拟合精度K有2个或2个以上小于0.9,则分别在三种载气环境下对存放不同时间的猕猴桃样品重新进行检测,重新检测时挥发性气体随载气在检测装置中循环流动的时间增加5~10分钟;如果3种载气对应的拟合精度K只有1个小于0.9,则计算机选取最大的拟合精度K对应的存储时间计算公式:Rmax=mt-n作为猕猴桃存储时间检测模型。
接着,对待测猕猴桃样品进行检测,得到相干共振特征值Rmax,把Rmax代入猕猴桃存储时间检测模型计算出存储时间。
作为优选,所述样品室内设有样品容器和支撑轴,所述支撑轴倾斜设置在样品室底部,所述样品容器呈半球形,所述样品容器的底部通过轴承套设在支撑轴上,所述样品容器的外侧壁上设有若干个叶片,所述样品容器位于样品室底部入口的正上方。
第二气泵工作带动猕猴桃样品产生的挥发性气体在气室和样品室之间循环流动时,气体从样品室底部入口向上吹出,样品容器上的叶片在气体的推动下带动样品容器绕着支撑轴转动,有利于样品容器内的待测猕猴桃充分挥发,提高气室内的挥发气体浓度,从而提高检测精度。
作为优选,所述样品容器上设有若干个通气孔。有利于样品容器内的待测猕猴桃充分挥发。
作为优选,所述气敏传感器阵列包括八个传感器,分别为用于检测硫化物的第一传感器、用于检测氢气的第二传感器、用于检测氨气的第三传感器、用于检测酒精、甲苯、二甲苯的第四传感器、用于检测碳氢组分气体的第五传感器、用于检测甲烷、丙烷的第六传感器、用于检测丁烷的第七传感器和用于检测氮氧化物的第八传感器。
第一传感器为TGS-825传感器,第二传感器为TGS-821传感器,第三传感器为TGS-826传感器,第四传感器为TGS-822传感器,第五传感器为TGS-842传感器,第六传感器为TGS-813传感器,第七传感器为TGS-2610传感器,第八传感器为TGS-2201传感器。
作为优选,所述气室内设有八个独立气腔,所述独立气腔的入口通过气体管路与上连通管和气室的进气口相连,所述独立气腔的出口通过气体管路与下连通管相连,所述八个传感器分别位于八个独立气腔内。
独立气腔采用聚四氟乙烯材料制成,样品气和清洗气均匀泵入每个传感器的独立气腔,避免多个传感器处于一个气腔而互相干扰,提高检测精度。
本发明的一种猕猴桃储存时间检测方法,包括以下步骤:
S1:取得存放不同时间的猕猴桃样品,将一份猕猴桃样品放入样品室的样品容器中;
S2:打开第一电磁阀和出气电磁阀,关闭第二电磁阀和第三电磁阀,第一气泵工作10~15分钟,第一气泵将新鲜空气通入,对检测装置进行清洗,接着第一气泵停止工作,第一电磁阀和出气电磁阀关闭,检测装置中充满空气,以空气作为载气;
S3:第二气泵工作,第二气泵带动待测猕猴桃样品产生的挥发性气体在样品室、上连通管、气室和下连通管内循环流动20~30分钟;
S4:微处理器控制气敏传感器阵列工作,气敏传感器阵列与猕猴桃挥发气体接触产生响应信号,微处理器对气敏传感器阵列产生的响应信号进行采样,得到数字响应信号I(t),并将数字响应信号I(t)发送到计算机;
S5:计算机将数字响应信号I(t)输入相干共振系统模型中,使相干共振系统模型产生共振,得到细胞膜电位V(t),所述相干共振系统模型如下:
dV ( t ) dt = - V ( t ) &tau; + &mu; + I ( t ) + &xi; ( t ) V ( t ) < V T V ( t + ) = V R V ( t ) = V T
其中,V(t)表示细胞膜电位,VT是放电阈值常量,τ是细胞膜时间常数,μτ是静息电位,I(t)是模型输入信号,ξ(t)是强度为D的高斯噪声;当VR<VT时,VR是放电后细胞膜静息电位,
将V(t)代入相干共振系数公式中计算出相干共振系数R(t),所述相干共振系数公式如下:
R ( t ) = 1 T 0 &Integral; - T 0 / 2 T 0 / 2 [ V ( t - y ) ] [ V ( t + y ) ] &prime; e - j 2 &pi;&epsiv;t dt
其中,[V(t+y)]′为[V(t-y)]的共轭复数,y为常数,T0为积分周期,ε为循环频率,
输出R(t)的相干共振系数曲线,取相干共振系数曲线中的最大值作为相干共振特征值Rmax
S6:打开第二电磁阀和出气电磁阀,关闭第一电磁阀和第三电磁阀,第一气泵工作10~15分钟,第一气泵将经活性炭过滤的空气通入,对检测装置进行清洗,接着第一气泵停止工作,第二电磁阀和出气电磁阀关闭,检测装置中充满经活性炭过滤的空气,以经活性炭过滤的空气作为载气,重复步骤S3至S5,取得相干共振特征值Rmax
S7:打开第三电磁阀和出气电磁阀,关闭第一电磁阀和第二电磁阀,气源将惰性气体通入10~15分钟,对检测装置进行清洗,接着第三电磁阀和出气电磁阀关闭,检测装置中充满惰性气体,以惰性气体作为载气,重复步骤S3至S5,取得相干共振特征值Rmax
S8:重复步骤S2至S7分别对存储不同时间的其它猕猴桃样品进行检测,得到在每种载气情况下多个与存储时间t相关联的相干共振特征值Rmax,在同一种载气情况下不同存储时间t及其对应的相干共振特征值Rmax经过线性拟合得到存储时间计算公式:Rmax=mt-n,其中m和n都为常数,并计算拟合精度K,3种载气对应3个存储时间计算公式和3个拟合精度K;
S9:比较3种载气对应的拟合精度K:
如果3种载气对应的拟合精度K都大于0.9,则重复步骤S1至S9,其中步骤S3中挥发性气体随载气在检测装置中循环流动结束后通入一定量载气进行稀释,
如果3种载气对应的拟合精度K有2个或2个以上小于0.9,则重复步骤S1至S9,其中步骤S3挥发性气体随载气在检测装置中循环流动的时间增加5~10分钟,
如果3种载气对应的拟合精度K只有1个小于0.9,则计算机选取最大的拟合精度K对应的存储时间计算公式:Rmax=mt-n作为猕猴桃存储时间检测模型,之后执行步骤S10;
S10:将待测猕猴桃样品放入样品容器中,选择与猕猴桃存储时间检测模型对应的载气通入检测装置进行清洗,接着重复步骤S3至步骤S5,得到相干共振特征值Rmax,把Rmax代入猕猴桃存储时间检测模型计算出存储时间。
根据各个载气对应的拟合精度K对猕猴桃挥发性气体的浓度进行判断,当3种载气对应的3个拟合精度K中只有一个小于0.9时,猕猴桃挥发性气体的浓度是最合适的,可以保证检测的准确性。
本发明的猕猴桃储存时间检测方法能够快速准确的检测出猕猴桃的存储时间,检测成本较低,为物流和仓储环节提供了可靠的数据支持。
作为优选,所述气敏传感器阵列检测猕猴桃挥发气体的时间为40至60秒。
作为优选,所述载气以820mL/min至1300mL/min的流速通入检测装置。
本发明的实质效果是:能够快速准确的检测出猕猴桃的存储时间,检测成本较低,为物流和仓储环节提供了可靠的数据支持。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图;
图2是本发明的样品容器的一种结构示意图;
图3是本发明的气室的一种结构示意图;
图4是本发明的一种电路原理连接框图;
图5是本发明的猕猴桃存储时间检测模型图。
图中:1、计算机,2、微处理器,3、样品室,4、气室,5、气敏传感器阵列,6、第一气泵,7、第二气泵,8、样品容器,9、上连通管,10、下连通管,11、进气口,12、第一电磁阀,13、出气电磁阀,14、支撑轴,15、叶片,16、通气孔,17、传感器,18、独立气腔,19、第二电磁阀,20、第三电磁阀,21、气源,22、活性炭。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例:本发明的一种猕猴桃储存时间检测装置,如图1、图4所示,包括数据采集装置和计算机1,数据采集装置包括微处理器2、样品室3、气室4、气敏传感器阵列5、第一气泵6和充满惰性气体的气源21,样品室3顶部的出口通过上连通管9与气室4顶部的入口相连,样品室3底部的入口通过下连通管10与气室4底部的出口相连,气室4上设有进气口11,进气口11分别通过第一进气管路和第二进气管路与第一气泵6相连,进气口11还通过第三进气管路与气源21相连,第一进气管路上设有第一电磁阀12,第二进气管路上设有第二电磁阀19和活性炭22,第三进气管路上设有第三电磁阀20,上连通管9上设有出气口和第二气泵7,出气口上设有出气电磁阀13,样品室3内设有样品容器8和支撑轴14,支撑轴14倾斜设置在样品室3底部,样品容器3呈半球形,样品容器3的底部通过轴承套设在支撑轴14上。
如图2所示,样品容器3的外侧壁上等间距设有10个叶片15,样品容器3上均匀设有108个呈矩形的通气孔16,样品容器3位于样品室3底部入口的正上方。第二气泵7工作带动猕猴桃样品产生的挥发性气体在气室4和样品室3之间循环流动时,气体从样品室3底部入口向上吹出,样品容器3上的叶片15在气体的推动下带动样品容器3绕着支撑轴14转动,有利于样品容器3内的待测猕猴桃充分挥发,样品容器3上的通气孔16也有利于待测猕猴桃充分挥发,提高气室4内的挥发气体浓度,从而提高检测精度。挥发气体在气室4和样品室3之间循环流动,使气敏传感器阵列5接触的挥发气体浓度变化不大,输出的检测信号较稳定,提高检测精度。
如图3所示,气室4内设有八个独立气腔18,独立气腔18的入口通过气体管路与上连通管9和气室4的进气口11相连,独立气腔18的出口通过气体管路与下连通管10相连,气敏传感器阵列5包括八个传感器17,分别为用于检测硫化物的第一传感器、用于检测氢气的第二传感器、用于检测氨气的第三传感器、用于检测酒精、甲苯、二甲苯的第四传感器、用于检测碳氢组分气体的第五传感器、用于检测甲烷、丙烷的第六传感器、用于检测丁烷的第七传感器和用于检测氮氧化物的第八传感器,八个传感器17分别位于八个独立气腔18内。
第一传感器为TGS-825传感器,第二传感器为TGS-821传感器,第三传感器为TGS-826传感器,第四传感器为TGS-822传感器,第五传感器为TGS-842传感器,第六传感器为TGS-813传感器,第七传感器为TGS-2610传感器,第八传感器为TGS-2201传感器。独立气腔18采用聚四氟乙烯材料制成,样品气和清洗气均匀泵入每个传感器17的独立气腔18,避免多个传感器处于一个气腔而互相干扰,提高检测精度。
如图4所示,微处理器2分别与计算机1、第一气泵6、第二气泵7、第一电磁阀12、出气电磁阀13、第二电磁阀19、第三电磁阀20和八个传感器17电连接。
本发明的一种猕猴桃储存时间检测方法,适用于上述的猕猴桃储存时间检测装置,包括以下步骤:
S1:取得存放不同时间的猕猴桃样品,将一份猕猴桃样品放入样品室3的样品容器8中;
S2:打开第一电磁阀12和出气电磁阀13,关闭第二电磁阀19和第三电磁阀20,第一气泵6工作13分钟,第一气泵6将新鲜空气通入,新鲜空气以1000mL/min的流速通入检测装置,对检测装置进行清洗,接着第一气泵6停止工作,第一电磁阀12和出气电磁阀13关闭,检测装置中充满空气,以空气作为载气;
S3:第二气泵7工作,第二气泵7带动待测猕猴桃样品产生的挥发性气体在样品室3、上连通管9、气室4和下连通管10内循环流动20分钟;
S4:微处理器2控制气敏传感器阵列5工作,气敏传感器阵列5检测猕猴桃挥发气体的时间为45秒,气敏传感器阵列5与猕猴桃挥发气体接触产生响应信号,微处理器2对气敏传感器阵列5产生的响应信号进行采样,得到数字响应信号I(t),并将数字响应信号I(t)发送到计算机1;
S5:计算机1将数字响应信号I(t)输入相干共振系统模型中,使相干共振系统模型产生共振,得到细胞膜电位V(t),所述相干共振系统模型如下:
dV ( t ) dt = - V ( t ) &tau; + &mu; + I ( t ) + &xi; ( t ) V ( t ) < V T V ( t + ) = V R V ( t ) = V T
其中,V(t)表示细胞膜电位,V(t+)表示t增大时的细胞膜电位,VT是放电阈值常量,τ是细胞膜时间常数,μτ是静息电位,I(t)是模型输入信号,ξ(t)是强度为D的高斯噪声;当VR<VT时,VT是放电后细胞膜静息电位,
将V(t)代入相干共振系数公式中计算出相干共振系数R(t),所述相干共振系数公式如下:
R ( t ) = 1 T 0 &Integral; - T 0 / 2 T 0 / 2 [ V ( t - y ) ] [ V ( t + y ) ] &prime; e - j 2 &pi;&epsiv;t dt
其中,[V(t+y)]′为[V(t-y)]的共轭复数,y为常数,T0为积分周期,ε为循环频率,j为复数的虚部,
输出R(t)的相干共振系数曲线,取相干共振系数曲线中的最大值作为相干共振特征值Rmax
S6:打开第二电磁阀19和出气电磁阀13,关闭第一电磁阀12和第三电磁阀20,第一气泵6工作13分钟,第一气泵6将经活性炭过滤的空气通入,经活性炭过滤的空气以1000mL/min的流速通入检测装置,对检测装置进行清洗,接着第一气泵6停止工作,第二电磁阀19和出气电磁阀13关闭,检测装置中充满经活性炭过滤的空气,以经活性炭过滤的空气作为载气,重复步骤S3至S5,取得相干共振特征值Rmax
S7:打开第三电磁阀20和出气电磁阀13,关闭第一电磁阀12和第二电磁阀19,气源将惰性气体通入13分钟,惰性气体以1000mL/min的流速通入检测装置,对检测装置进行清洗,接着第三电磁阀20和出气电磁阀13关闭,检测装置中充满惰性气体,以惰性气体作为载气,重复步骤S3至S5,取得相干共振特征值Rmax
S8:重复步骤S2至S7分别对存储不同时间的其它猕猴桃样品进行检测,得到在每种载气情况下多个与存储时间t相关联的相干共振特征值Rmax,在同一种载气情况下不同存储时间t及其对应的相干共振特征值Rmax经过线性拟合得到存储时间计算公式:Rmax=mt-n,其中m和n都为常数,并计算拟合精度K,3种载气对应3个存储时间计算公式和3个拟合精度K;
S9:比较3种载气对应的拟合精度K:
如果3种载气对应的拟合精度K都大于0.9,则重复步骤S1至S9,其中步骤S3中挥发性气体随载气在检测装置中循环流动结束后通入一定量载气进行稀释,以降低猕猴桃挥发性气体的浓度,
如果3种载气对应的拟合精度K有2个或2个以上小于0.9,则重复步骤S1至S9,其中步骤S3挥发性气体随载气在检测装置中循环流动的时间增加5分钟,以提高猕猴桃挥发性气体的浓度,
如果3种载气对应的拟合精度K只有1个小于0.9,则计算机选取最大的拟合精度K对应的存储时间计算公式:Rmax=mt-n作为猕猴桃存储时间检测模型,之后执行步骤S10;
S10:将待测猕猴桃样品放入样品容器8中,选择与猕猴桃存储时间检测模型对应的载气通入检测装置进行清洗,接着重复步骤S3至步骤S5,得到相干共振特征值Rmax,把Rmax代入猕猴桃存储时间检测模型计算出存储时间t。
执行步骤S9时如果出现3种载气对应的拟合精度K都大于0.9,重新检测时也可通过以下步骤降低猕猴桃挥发性气体的浓度:步骤S3中挥发性气体随载气在检测装置中循环流动的时间减少5分钟。
根据各个载气对应的拟合精度K对猕猴桃挥发性气体的浓度进行判断,如果3种载气对应的拟合精度K都大于0.9,则猕猴桃挥发性气体的浓度过高,需通过稀释或减少循环时间降低浓度;如果3种载气对应的拟合精度K有2个或2个以上小于0.9,则则猕猴桃挥发性气体的浓度过低,需通过增加循环时间提高浓度;如果3种载气对应的3个拟合精度K中只有一个小于0.9,则猕猴桃挥发性气体的浓度是最合适的,可以保证检测的准确性。
在本实施例中,预先取得的存放不同时间的猕猴桃样品为存放0、2、4、6、8、10、12天的猕猴桃样品。
经检测后,以活性炭过滤的空气作为载气得到的存储时间计算公式:Rmax=1.39982t-68.39464,如图5所示,其拟合精度K=0.95114。
以新鲜空气作为载气得到的存储时间计算公式:Rmax=1.05411t-64.23874,其拟合精度K=0.87601。
以惰性气体作为载气得到的存储时间计算公式:Rmax=1.41021t-67.85412,其拟合精度K=0.93873。
3种载气中只有一个拟合精度K小于0.9,选取拟合精度K最大的公式Rmax=1.39982t-68.39464作为猕猴桃存储时间检测模型。
待测猕猴桃样品经检测得到的相干共振特征值Rmax为-65.5250,把Rmax代入公式Rmax=1.39982t-68.39464计算得到待测猕猴桃样品的存储时间t为2.05,即储存时间为2天。

Claims (7)

1.一种猕猴桃储存时间检测装置,其特征在于:包括数据采集装置和计算机(1),所述数据采集装置包括微处理器(2)、样品室(3)、气室(4)、气敏传感器阵列(5)、第一气泵(6)和充满惰性气体的气源(21),所述样品室(3)顶部的出口通过上连通管(9)与气室(4)顶部的入口相连,所述样品室(3)底部的入口通过下连通管(10)与气室(4)底部的出口相连,所述气室(4)上设有进气口(11),所述进气口(11)分别通过第一进气管路和第二进气管路与第一气泵(6)相连,所述进气口(11)还通过第三进气管路与气源(21)相连,所述第一进气管路上设有第一电磁阀(12),所述第二进气管路上设有第二电磁阀(19)和活性炭(22),所述第三进气管路上设有第三电磁阀(20),所述上连通管(9)上设有出气口和第二气泵(7),所述出气口上设有出气电磁阀(13),所述气敏传感器阵列(5)设置在气室(4)中,所述微处理器(2)分别与气敏传感器阵列(5)、第一气泵(6)、第二气泵(7)、第一电磁阀(12)、出气电磁阀(13)、第二电磁阀(19)、第三电磁阀(20)和计算机(1)电连接,所述样品室(3)内设有样品容器(8)和支撑轴(14),所述支撑轴(14)倾斜设置在样品室(3)底部,所述样品容器(8)呈半球形,所述样品容器(8)的底部通过轴承套设在支撑轴(14)上,所述样品容器(8)的外侧壁上设有若干个叶片(15),所述样品容器(8)位于样品室(3)底部入口的正上方。
2.根据权利要求1所述的一种猕猴桃储存时间检测装置,其特征在于:所述样品容器(8)上设有若干个通气孔(16)。
3.根据权利要求1或2所述的一种猕猴桃储存时间检测装置,其特征在于:所述气敏传感器阵列(5)包括八个传感器(17),分别为用于检测硫化物的第一传感器、用于检测氢气的第二传感器、用于检测氨气的第三传感器、用于检测酒精、甲苯、二甲苯的第四传感器、用于检测碳氢组分气体的第五传感器、用于检测甲烷、丙烷的第六传感器、用于检测丁烷的第七传感器和用于检测氮氧化物的第八传感器。
4.根据权利要求1或2所述的一种猕猴桃储存时间检测装置,其特征在于:所述气室(4)内设有八个独立气腔(18),所述独立气腔(18)的入口通过气体管路与上连通管(9)和气室(4)的进气口(11)相连,所述独立气腔(18)的出口通过气体管路与下连通管(10)相连,所述八个传感器(17)分别位于八个独立气腔(18)内。
5.一种猕猴桃储存时间检测方法,适用于如权利要求1-4中任一权利要求所述的一种猕猴桃储存时间检测装置,其特征在于包括以下步骤:
S1:取得存放不同时间的猕猴桃样品,将一份猕猴桃样品放入样品室的样品容器中;
S2:打开第一电磁阀和出气电磁阀,关闭第二电磁阀和第三电磁阀,第一气泵工作10~15分钟,第一气泵将新鲜空气通入,对检测装置进行清洗,接着第一气泵停止工作,第一电磁阀和出气电磁阀关闭,检测装置中充满空气,以空气作为载气;
S3:第二气泵工作,第二气泵带动待测猕猴桃样品产生的挥发性气体在样品室、上连通管、气室和下连通管内循环流动20~30分钟;
S4:微处理器控制气敏传感器阵列工作,气敏传感器阵列与猕猴桃挥发气体接触产生响应信号,微处理器对气敏传感器阵列产生的响应信号进行采样,得到数字响应信号I(t),并将数字响应信号I(t)发送到计算机;
S5:计算机将数字响应信号I(t)输入相干共振系统模型中,使相干共振系统模型产生共振,得到细胞膜电位V(t),所述相干共振系统模型如下:
dV ( t ) dt = - V ( t ) &tau; + &mu; + I ( t ) + &xi; ( t ) V ( t ) < V T V ( t + ) = V R V ( t ) = V T
其中,V(t)表示细胞膜电位,V(t+)表示t增大时的细胞膜电位,VT是放电阈值常量,τ是细胞膜时间常数,μτ是静息电位,I(t)是模型输入信号,ξ(t)是强度为D的高斯噪声;当VR<VT时,VR是放电后细胞膜静息电位,
将V(t)代入相干共振系数公式中计算出相干共振系数R(t),所述相干共振系数公式如下:
R ( t ) = 1 T 0 &Integral; - T 0 / 2 T 0 / 2 [ V ( t - y ) ] [ V ( t + y ) ] &prime; e - j 2 &pi;&epsiv;t dt
其中,[V(t+y)]′为[V(t-y)]的共轭复数,y为常数,T0为积分周期,ε为循环频率,j为复数的虚部,
输出R(t)的相干共振系数曲线,取相干共振系数曲线中的最大值作为相干共振特征值Rmax
S6:打开第二电磁阀和出气电磁阀,关闭第一电磁阀和第三电磁阀,第一气泵工作10~15分钟,第一气泵将经活性炭过滤的空气通入,对检测装置进行清洗,接着第一气泵停止工作,第二电磁阀和出气电磁阀关闭,检测装置中充满经活性炭过滤的空气,以经活性炭过滤的空气作为载气,重复步骤S3至S5,取得相干共振特征值Rmax
S7:打开第三电磁阀和出气电磁阀,关闭第一电磁阀和第二电磁阀,气源将惰性气体通入10~15分钟,对检测装置进行清洗,接着第三电磁阀和出气电磁阀关闭,检测装置中充满惰性气体,以惰性气体作为载气,重复步骤S3至S5,取得相干共振特征值Rmax
S8:重复步骤S2至S7分别对存储不同时间的其它猕猴桃样品进行检测,得到在每种载气情况下多个与存储时间t相关联的相干共振特征值Rmax,在同一种载气情况下不同存储时间t及其对应的相干共振特征值Rmax经过线性拟合得到存储时间计算公式:Rmax=mt-n,其中m和n都为常数,并计算拟合精度K,3种载气对应3个存储时间计算公式和3个拟合精度K;
S9:比较3种载气对应的拟合精度K:
如果3种载气对应的拟合精度K都大于0.9,则重复步骤S1至S9,其中步骤S3中挥发性气体随载气在检测装置中循环流动结束后通入一定量载气进行稀释,
如果3种载气对应的拟合精度K有2个或2个以上小于0.9,则重复步骤S1至S9,其中步骤S3挥发性气体随载气在检测装置中循环流动的时间增加5~10分钟,
如果3种载气对应的拟合精度K只有1个小于0.9,则计算机选取最大的拟合精度K对应的存储时间计算公式:Rmax=mt-n作为猕猴桃存储时间检测模型,之后执行步骤S10;
S10:将待测猕猴桃样品放入样品容器中,选择与猕猴桃存储时间检测模型对应的载气通入检测装置进行清洗,接着重复步骤S3至步骤S5,得到相干共振特征值Rmax,把Rmax代入猕猴桃存储时间检测模型计算出存储时间。
6.根据权利要求5所述的一种猕猴桃储存时间检测方法,其特征在于:所述气敏传感器阵列检测猕猴桃挥发气体的时间为40至60秒。
7.根据权利要求5或6所述的一种猕猴桃储存时间检测方法,其特征在于:所述载气以820mL/min至1300mL/min的流速通入检测装置。
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