CN104089893A - 牛肉品质检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种牛肉品质度检测系统及检测方法。解决现有技术中对牛肉品质检测存在主观不准确，以及存在检测设备检测过程复杂的问题。系统包括座体，在座体上设置有托架，在托架上方设置有照射光源，照射光源转动连接在调整照射光源位置的调整机构上，调整机构安装在座体上，在托架下方设置有接收机构，在座体内设置控制单元，控制单元与照射光源、调整支架、接收机构相连。通过对样品反射或透射光谱数据进行分析，判断牛肉品质。本发明的优点是采用光谱检测方式，能对样品进行无损检测；装置结构简单、操作快速简便、检测数据准确。

Description

牛肉品质检测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种食品检测领域，尤其是涉及一种结构简单、操作快速简便、检测准确的牛肉品质度检测系统，以及该系统的检测方法。

背景技术

肉类消费一直是食品消费的一个重要组成部分，而牛肉是广大消费者比较喜爱的食品。近年来，人们生活观念的转变，消费水平不断增强，对牛肉食品的品质要求越来越高。如牛肉可以分成普通牛肉和高档牛肉，高档牛肉一般肌纤维细嫩多汁，肌肉间含有一定量的脂肪，脂肪颗粒细小，于肌肉组织中均匀分布，成大理石纹理，俗称雪花肉，这种属于高档牛肉，其他的属于普通牛肉。而一般人并不能很好的区分高档牛肉和普通牛肉，这使得在购买时容易上当，造成不必要损失。目前对牛肉品质的检测技术一般通过感官检测、理化检测等。感官检测往往受审评专家的经验、心理与生理等因素的影响，不同的审评师由于其嗜好、情绪、性别以及感官灵敏度等影响，可能难以获得一致的评定结果，因此评定结果的准确性往往难以保证。理化检测需要一系列设备和装置来完成，过程复杂，检测时间长，设备也复杂。因此希望有一种能够快速、简便、准确无损检测冷鲜牛肉品质的设备及方法，以便及时地对牛肉进行检测，以识别牛肉的品质。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中对牛肉品质检测存在主观不准确，以及存在检测设备检测过程复杂的问题，提供了一种结构简单、操作快速简便、检测准确的牛肉品质检测系统。

本发明还提供了一种操作快速简便、检测准确的牛肉品质检测方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种牛肉品质检测系统，包括座体，在座体上设置有用于放置样本的托架，在托架上方设置有照射光源，所述照射光源转动连接在调整照射光源位置的调整机构上，调整机构安装在座体上，在托架下方设置有接收机构，在座体内设置控制单元，控制单元与照射光源、调整支架、接收机构相连；

照射光源：对样品发射检测光束，并能接收样品上的反射光信息，反馈给控制单元；

接收机构：始终保持与照射光源对齐，接收照射光源的透射光，并反馈给控制单元；

控制单元：控制照射光源、调整机构、接收机构工作，根据照射光源或接收机构反馈的光谱信息，通过随机共振分析计算出样品信噪比，并同数据表比较后得出样品新鲜度信息。

本发明系统通过光谱分析检测牛肉品质，能够更快速、简便、准确的检测出牛肉品质。照射光源用于发射检测用光束，同时也能接收样品上漫反射的光。该照射光源转动连接在调整机构上，照射光源能绕轴进行旋转，同时调整机构能够进行旋转和高度调节，这样使得照射光源照射位置能够全部覆盖样品。接收机构用于接收光束在样品上的透射光，在照射光源照射位置变化时，接收机构也要调整位置始终保持与照射光源对齐。照射光源、调整机构、接收机构都将信息反馈给控制单元，控制单元根据它们的信息控制它们工作。控制单元同时还要对检测到的光谱信息进行分析计算，得出信噪比值，在控制单元内还存储有预先设定好的牛肉品质标准值数据表，通过与计算得出的信噪比值比较后得出样品品质。照射光源采用卤素灯或激光发射器。本装置能够无损对牛肉进行检测，适用于现场大批量对牛肉进行检测。

作为一种优选方案，在所述照射光源与控制单元之间连接有光源控制电路，光源控制电路包括键盘、输入单元、函数存储器和功放单元，所述键盘连接输入单元，输入单元连接函数存储器，函数存储器与功放单元连接，功放单元与照射光源连接，且功放单元与控制单元连接。该输入单元为8针输入接口，键盘与8针输入接口连接，8针输入接口与函数存储器连接，函数存储器为AT24C02芯片，用于储存来自键盘输入的函数信息。功放单元包括有单片机AT89C2051，三端稳压管LM7805，继电器JRC4100、11.0592MHz无源晶振、LED灯管。通过键盘输入函数经过函数存储器到功放电路，控制器通过功放单元控制照射光源强度按照输入函数变化。

作为一种优选方案，所述接收机构包括有接收器、滑座和旋转杆，所述滑座为以照射光源转轴为圆心的弧形结构，滑座上开设有滑槽，所述接收器设置在滑槽内，在滑槽两侧壁上设置有导向槽，在接收器两侧上对应设置有导向轮，导向轮安装在导向槽内，在接收器底部行设置有滚轮，滚轮上设有轮齿，在滑槽底部上设置有齿条，滚轮与齿条相啮合，滑座固定在旋转杆上端，旋转杆转动设置在座体上。接收器用于接收透射光线，该接收器要保持与照射光源对齐，在照射光源移动时，通过控制导向轮转动从而使得接收器移动，由于该滑座为以照射光源转轴为圆心的弧形结构，因此移动接收器可以使得接收器保持与照射光源对齐。该旋转杆能够带动滑座进行旋转，当照射光源进行旋转时，通过控制旋转杆同步旋转，使得接收器保持与照射光源保持对齐。

作为一种优选方案，所述接收器内设置有双向输出轴的驱动电机，驱动电机的两个输出轴分别与滚轮连接，在所述旋转杆下端连接驱动旋转杆转动的第一电机，驱动电机和第一电机分别连接在控制单元上，在接收器底部上设置有滚轮。驱动电机驱动导向轮转动，使得接收器移动。第一电机驱动旋转杆转动。驱动电机和第一电机都受控制单元控制，控制单元根据照射光源转动信息，对应控制滑座转动和接收器移动，保持接收器与照射光源相对齐。

作为一种优选方案，所述调整机构包括第一杆体、第二杆体、旋转丝杆和导向杆，第一杆体竖直设置，所述照射光源通过转轴连接在第一杆体的下端上，转轴与驱动器转动的第二电机相连接，第一杆体上端穿在第一轴承上，在轴承上部设置有第三电机，第三电机输出轴与第一杆体上端连接，所述第二杆体与第一杆体相垂直设置，第二杆体前端固定在第一轴承上，在第二杆体后端依次设置有螺纹套和导向套，所述旋转丝杆和导向杆并排设置在座体上，螺纹套和导向套分别套置在旋转丝杆和导向杆上，在旋转丝杆下端连接有第四电机，旋转丝杆上端连接第二轴承，导向杆上端与第二轴承相固定，第二电机、第三电机和第四电机分别连接在控制单元上。该调整机构可以对第一杆体进行旋转，同时能调整第二杆体的高度，从而调节照射光源的照射位置。转轴垂直插入设置在第一杆体前端上，转轴前端固定在照射光源中间位置，第二电机输出轴与转轴相平行，第二电机输出轴对准转轴后端并与之固定连接，第二电机控制照射光源转动角度。第三电机输出轴与第二杆体平行，第三电机输出轴连接在第二杆体上端，使得第二杆体沿其轴线旋转。第四电机带动丝杆旋转，丝杆旋转会带动套在其上的螺纹套上下移动，从而使得第二杆体上下升降，导向套套在导向杆上，使得第二杆体始终保持不晃动且保持在同一垂直平面内升降。

一种牛肉品质检测方法，包括以下步骤：

步骤一：制备牛肉样品，将样品放置在托架上，照射光源调整角度分别照射若干检测点，在每个检测点上照射光源强度在照射过程中按照斜线增加然后按照正弦曲线下降，控制单元采集反射或透射光谱数据，然后调整照射光源照射位置，如此在样品采集若干各不同点的反射或透射光谱数据；

步骤二：将各个检测点光谱数据代入随机共振模型中，通过对随机共振模型进行一阶和二阶求导，并将一阶随机共振模型通过四阶珑格库塔算法，计算出各个检测点信噪比输出值；

步骤三：将各检测点信噪比输出值与设定的阈值进行比较，判断检测点为白色光谱还是红色光谱，然后对白色光谱和红色光谱的检测点进行统计，判断样品的品质。

作为一种优选方案，步骤三中将采集的各光谱数据分别代入随机共振模型内，其公式如下，

其中为输入矩阵，包括周期性正弦信号光谱测量信号Spect(t)，以及内秉噪声N(t)，A是信号幅度，f是信号频率，D是外噪声强度，ξ(t)是外噪声，x(t)为布朗运动粒子运动轨迹函数，t是运动时间；

对随机共振模型进行一阶和二阶求导为V(x，t)对于x进行一阶和二阶求导，并使得其等式为0，得到公式为，

设定噪声强度D＝0，Spect(t)=0，N(t)=0，B=1求得周期性信号的临界值为

将A_c代入一阶求导函数中，设X₀(t)=0，sn₀=0；

以四阶珑格库塔算法求解一阶随机共振模型，得到：

$x_{n+1}\left(t\right)=x_n\left(t\right)+1/6[{\left(k_1\right)}_n+(2-\sqrt{2}){\left(k_2\right)}_n+(2+\sqrt{2}){\left(k_3\right)}_n+{\left(k_4\right)}_n]$

并计算

${\left(k_1\right)}_n=4({\mathrm{ax}}_{n-1}\left(t\right)-{\mathrm{bx}}_{n-1}^3\left(t\right)+{\mathrm{sb}}_{n-1})$

${\left(k_2\right)}_n=4[a(x_{n-1}\left(t\right)+\frac{{\left(k_1\right)}_{n-1}}{2})-b{(x_{n-1}\left(t\right)+\frac{{\left(k_1\right)}_{n-1}}{2})}^3+{\mathrm{sn}}_{n-1}]$

${\left(k_3\right)}_n=4[a(x_{n-1}\left(t\right)+\frac{{\left(k_2\right)}_{n-1}}{2})-b{(x_{n-1}\left(t\right)+\frac{\sqrt{2}-1}{2}{\left(k_1\right)}_{n-1}+\frac{2-\sqrt{2}}{2}{\left(k_2\right)}_{n-1})}^3+{\mathrm{sn}}_{n+1}]$

${\left(k_4\right)}_n=4[a(x_{n-1}\left(t\right)+{\left(k_3\right)}_{n-1})-b{(x_{n-1}\left(t\right)-\frac{\sqrt{2}}{2}{\left(k_2\right)}_{n-1}+\frac{2+\sqrt{2}}{2}{\left(k_3\right)}_{n-1})}^3+{\mathrm{sn}}_{n+1}]$

其中x_n为x(t)的n阶导数值，sn_n是S(t)的n阶导数在t=0处的值，n=0，1，…，N-1，a、b为设定的常数，计算得到x₁(t)，x₂(t)，…，x_n+1(t)的值；

对x₁(t)，x₂(t)，…，x_n+1(t)进行积分，得到x(t)，并得到x(t)在一阶和二阶求导函数组成的双层随机系统产生随机共振时刻的位置x_m值、与x_m相对应的共振时刻t1及与t1所对应的噪声D1，D1为D中一个值；D是在[0，1]范围内以0.01步进的一个函数，知道了t1时刻，D1就确定了

然后通过公式

$\mathrm{SNR}=\sqrt{2}{\left(\mathrm{\ΔU}\frac{{4a}^3/27b}{D_1}\right)}^2{e}^{-{\left(\mathrm{\ΔU}\right)}^2/D_1}$

计算各光谱数据输出的信噪比，得到SNR₁，SNR₂，…，SNR_i，其中ΔU=a²／4b。在实际工程测量中，测量的数据通常包含目标信号和干扰噪声，如果目标信号被强背景噪声所掩盖，我们是无法准确检测到的。在随机共振的帮助下，内秉噪声被削弱而目标信号微弱信号则被有效放大，使得目标信号有可能被捕捉到。有时候由于目标信号过于微弱和背景噪声太强，单层随机共振并不能有效的降低系统噪声，因此就需要将单层随机共振输出信号再次送到下一层随机共振系统中进行分析，这样可以最终实现目标微弱信号测量的目的。

作为一种优选方案，步骤三将各检测点信噪比输出值与设定的阈值进行比较过程为，若SNR>-68.74，则判断该信噪比输出值对应的检测点为白色光谱点，即为肥肉，若SNR<-77.49，则判断该信噪比输出值对应的检测点为红色光谱点，即为瘦肉，统计的过程为计算白色光谱的检测点的个数，记为M₁，计算红色光谱的检测点的个数，记为M₂，若目i＝1，……m，m为检测点数量，则判断样品为高档牛肉，否则判断样品为普通牛肉。

作为一种优选方案，检测时由第一次照射光源位置开始，之后每一次检测，照射光源角度按顺时针增加15度。每旋转一个角度，则变换一个检测点。同时还可以配合第一杆体旋转，另外选取检测点。

因此，本发明的优点是：采用光谱检测方式，能对样品进行无损检测；装置结构简单、操作快速简便、检测数据准确。

附图说明

附图1是本发明装置的一种结构示意图；

附图2是本发明装置中接收机构的一种结构示意图；

附图3是本发明中接收机构滑座的一种剖面结构示意图；

附图4是本发明中控制单元与接收机构、调整机构之间的连接框架示意图；

附图5是本发明中方法的一种流程示意图；

附图6是本发明中光源控制电路的一种结构框示图；

附图7是本发明中照射光源强度变化的一种波形示意图。

1-座体 2-托架 3-照射光源 4-调整机构 5-接收机构 6-接收器 7-滑座 8-旋转杆 9-滑槽 10-导向槽 11-导向轮 12-控制单元 13-驱动电机 14-第一电机 15-第二电机 16-第三电机 17-第四电机 18-第一杆体 19-第二杆体 20-旋转丝杆 21-导向杆 22-转轴 23-第一轴承 24-螺纹套 25-导向套 26-第二轴承 27-滚轮 28-键盘 29-输入单元 30-函数存储器 31-功放单元

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：

本实施例一种牛肉品质检测系统，如图1所示，包括座体1，在座体上设置有用于放置样本的托架2，托架通过支撑柱连接在座体上。在托架上方设置有照射光源3，在座体上设置有调整照射光源位置的调整机构4，照射光源转动连接在调整机构4上，在托架下方设置有接收机构5，在座体内设置控制单元12，控制单元与照射光源、调整支架、接收机构相连。

如图2和图3所示，接收机构5包括有接收器6、滑座7和旋转杆8，滑座为以照射光源转轴为圆心的弧形结构，滑座上开有设有滑槽9，接收器移动连接在滑槽内，在滑槽两侧壁上设置有导向槽10，在接收器两侧上对应设置有导向轮11，导向轮安装在导向槽内，在接收器底部行设置有滚轮27，滚轮上设有轮齿，在滑槽底部上设置有齿条，滚轮与齿条相啮合，接收器内设置有双向输出轴的驱动电机13，驱动电机的两个输出轴分别与滚轮连接。滑座固定在旋转杆上端，旋转杆转动设置在座体1上，旋转杆下端连接驱动旋转杆转动的第一电机14，驱动电机和第一电机分别连接在控制单元12上。

在照射光源3与控制单元12之间连接有光源控制电路，如图6所示，光源控制电路包括键盘28、输入单元29、函数存储器30和功放单元31，键盘连接输入单元，输入单元连接函数存储器，函数存储器与功放单元连接，功放单元与照射光源连接，且功放单元与控制单元连接。

如图1所示，调整机构4包括第一杆体18、第二杆体19、旋转丝杆20和导向杆21，第一杆体竖直设置，照射光源3通过转轴22连接在第一杆体的下端上，转轴与驱动器转动的第二电机15相连接，第一杆体上端穿在第一轴承23上，在轴承上部设置有第三电机16，第三电机输出轴与第一杆体上端连接，第二杆体与第一杆体相垂直设置，第二杆体前端固定在第一轴承上，在第二杆体后端依次设置有螺纹套24和导向套25，旋转丝杆和导向杆并排设置在座体上，螺纹套和导向套分别套置在旋转丝杆和导向杆上，在旋转丝杆下端连接有第四电机17，旋转丝杆上端连接第二轴承26，导向杆上端与第二轴承相固定，第二电机、第三电机和第四电机分别连接在控制单元12上。

调整机构控制照射光源位置，照射光源可以在第二电机控制下绕转轴进行旋转，控制照射光源照射角度。第一杆体在第三电机控制下能绕轴旋转，调整照射光源在平面内360度旋转，旋转丝杆可以调整第二杆体上下升降，调整照射光源在高度的位置。接收结构中旋转杆由第一电机控制旋转，控制单元控制第一电机旋转角度与第三电机旋转角度一样，即使得第一杆体旋转角度与滑座旋转角度一样，使得接收器能始终对齐照射光源。驱动电机驱动接收器移动，该接收器要保持与照射光源对齐，接收器在移动时，一旦接收到照射光源的透射光，则停止移动，此时接收器与照射光源相对齐。

如图5所示，牛肉品质检测方法包括以下步骤：

步骤一：制备牛肉样品，牛肉样品厚度为13mm-18mm，本实施例中采用16mm厚度的样品。将样品放置在托架上，照射光源调整角度分别照射若干检测点，在每个检测点上照射光源强度在照射过程中按照斜线增加然后按照正弦曲线下降变化，控制单元采集反射或透射光谱数据，然后调整照射光源照射位置，如此在样品采集若干各不同点的反射或透射光谱数据。该调整角度为由第一次照射光源位置开始，之后每一次检测，照射光源角度按顺时针增加15度，这样就能得到若干检测点的光谱数据。

步骤二：将各个检测点光谱数据代入随机共振模型中，通过对随机共振模型进行一阶和二阶求导，并将一阶随机共振模型通过四阶珑格库塔算法，计算出各个检测点信噪比输出值。

将采集的各光谱数据分别代入随机共振模型内，其公式如下，

其中为输入矩阵，包括周期性正弦信号光谱测量信号Spect(t)，以及内秉噪声N(t)，A是信号幅度，f是信号频率，D是外噪声强度，ξ(t)是外噪声，x(t)为布朗运动粒子运动轨迹函数，t是运动时间。

对随机共振模型进行一阶和二阶求导为V(x，t)对于x进行一阶和二阶求导，并使得其等式为0，得到公式为，

设定噪声强度D＝0，Spect(t)=0，N(t)=0，B=1求得周期性信号的临界值为

将A_c代入一阶求导函数中，设X₀(t)=0，sn₀=0；

以四阶珑格库塔算法求解一阶随机共振模型，得到：

$x_{n+1}\left(t\right)=x_n\left(t\right)+1/6[{\left(k_1\right)}_n+(2-\sqrt{2}){\left(k_2\right)}_n+(2+\sqrt{2}){\left(k_3\right)}_n+{\left(k_4\right)}_n]$

并计算

${\left(k_1\right)}_n=4({\mathrm{ax}}_{n-1}\left(t\right)-{\mathrm{bx}}_{n-1}^3\left(t\right)+{\mathrm{sb}}_{n-1})$

${\left(k_2\right)}_n=4[a(x_{n-1}\left(t\right)+\frac{{\left(k_1\right)}_{n-1}}{2})-b{(x_{n-1}\left(t\right)+\frac{{\left(k_1\right)}_{n-1}}{2})}^3+{\mathrm{sn}}_{n-1}]$

${\left(k_3\right)}_n=4[a(x_{n-1}\left(t\right)+\frac{{\left(k_2\right)}_{n-1}}{2})-b{(x_{n-1}\left(t\right)+\frac{\sqrt{2}-1}{2}{\left(k_1\right)}_{n-1}+\frac{2-\sqrt{2}}{2}{\left(k_2\right)}_{n-1})}^3+{\mathrm{sn}}_{n+1}]$

${\left(k_4\right)}_n=4[a(x_{n-1}\left(t\right)+{\left(k_3\right)}_{n-1})-b{(x_{n-1}\left(t\right)-\frac{\sqrt{2}}{2}{\left(k_2\right)}_{n-1}+\frac{2+\sqrt{2}}{2}{\left(k_3\right)}_{n-1})}^3+{\mathrm{sn}}_{n+1}]$

其中x_n为x(t)的n阶导数值，sn_n是S(t)的n阶导数在t=0处的值，n=0，1，…，N-1，a、b为设定的常数，计算得到x₁(t)，x₂(t)，…，x_n+1(t)的值；

对x₁(t)，x₂(t)，…，x_n+1(t)进行积分，得到x(t)，并得到x(t)在一阶和二阶求导函数组成的双层随机系统产生随机共振时刻的位置x_m值、与x_m相对应的共振时刻t1及与t1所对应的噪声D1，D1为D中一个值。

然后通过公式

$\mathrm{SNR}=\sqrt{2}{\left(\mathrm{\&Delta;U}\frac{{4a}^3/27b}{D_1}\right)}^2{e}^{-{\left(\mathrm{\&Delta;U}\right)}^2/D_1}$

计算各光谱数据输出的信噪比，得到SNR₁，SNR₂，…，SNR_i，其中ΔU＝a²／4b。

步骤三：将各检测点信噪比输出值与设定的阈值进行比较，判断检测点为白色光谱还是红色光谱，然后对白色光谱和红色光谱的检测点进行统计，判断样品的品质。

将各检测点信噪比输出值与设定的阈值进行比较过程为，若SNR>-68.74，则判断该信噪比输出值对应的检测点为白色光谱点，即为肥肉，若SNR<-77.49，则判断该信噪比输出值对应的检测点为红色光谱点，即为瘦肉，统计的过程为计算白色光谱的检测点的个数，记为M₁，计算红色光谱的检测点的个数，记为M₂，若且m为检测点数量，则判断样品为高档牛肉，否则判断样品为普通牛肉。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了座体、托架、照射光源、调整机构、接收机构等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种牛肉品质检测系统，其特征在于：包括座体(1)，在座体上设置有用于放置样本的托架(2)，在托架上方设置有照射光源(3)，所述照射光源转动连接在调整照射光源位置的调整机构(4)上，调整机构安装在座体上，在托架下方设置有接收机构(5)，在座体内设置控制单元(12)，控制单元与照射光源、调整支架、接收机构相连；

照射光源：对样品发射检测光束，并能接收样品上的反射光信息，反馈给控制单元；

接收机构：始终保持与照射光源对齐，接收照射光源的透射光，并反馈给控制单元；

控制单元：控制照射光源、调整机构、接收机构工作，根据照射光源或接收机构反馈的光谱信息，通过随机共振分析计算出样品信噪比，并同数据表比较后得出样品新鲜度信息。

2.根据权利要求1所述的一种牛肉品质检测系统，其特征是在所述照射光源(3)与控制单元(12)之间连接有光源控制电路，光源控制电路包括键盘(28)、输入单元(29)、函数存储器(30)和功放单元(31)，所述键盘连接输入单元，输入单元连接函数存储器，函数存储器与功放单元连接，功放单元与照射光源连接，且功放单元与控制单元连接。

3.根据权利要求1所述的牛肉品质检测系统，其特征是所述接收机构(5)包括有接收器(6)、滑座(7)和旋转杆(8)，所述滑座为以照射光源转轴为圆心的弧形结构，滑座上开有设有滑槽(9)，所述接收器设置在滑槽内，在滑槽两侧壁上设置有导向槽(10)，在接收器两侧上对应设置有导向轮(11)，导向轮安装在导向槽内，在接收器底部行设置有滚轮(27)，滚轮上设有轮齿，在滑槽底部上设置有齿条，滚轮与齿条相啮合，滑座固定在旋转杆上端，旋转杆转动设置在座体(1)上。

4.根据权利要求3所述的牛肉品质检测系统，其特征是所述接收器(6)内设置有双向输出轴的驱动电机(13)，驱动电机的两个输出轴分别与滚轮(27)连接，在所述旋转杆下端连接驱动旋转杆转动的第一电机(14)，驱动电机和第一电机分别连接在控制单元(12)上。

5.根据权利要求1所述的牛肉品质检测系统，其特征是所述调整机构(4)包括第一杆体(18)、第二杆体(19)、旋转丝杆(20)和导向杆(21)，第一杆体竖直设置，所述照射光源(3)通过转轴(22)连接在第一杆体的下端上，转轴与驱动器转动的第二电机相连接，第一杆体上端穿在第一轴承(23)上，在轴承上部设置有第三电机(16)，第三电机输出轴与第一杆体上端连接，所述第二杆体与第一杆体相垂直设置，第二杆体前端固定在第一轴承上，在第二杆体后端依次设置有螺纹套(24)和导向套(25)，所述旋转丝杆和导向杆并排设置在座体上，螺纹套和导向套分别套置在旋转丝杆和导向杆上，在旋转丝杆下端连接有第四电机(17)，旋转丝杆上端连接第二轴承(26)，导向杆上端与第二轴承相固定，第二电机、第三电机和第四电机分别连接在控制单元(12)上。

6.一种牛肉品质检测方法，采用权利要求1-5任一项中的装置，其特征是：包括以下步骤：

步骤一：制备牛肉样品，将样品放置在托架上，照射光源调整角度分别照射若干检测点，在每个检测点上照射光源强度在照射过程中按照斜线增加然后按照正弦曲线下降变化，控制单元采集反射或透射光谱数据，然后调整照射光源照射位置，如此在样品采集若干各不同点的反射或透射光谱数据；

步骤二：将各个检测点光谱数据代入随机共振模型中，通过对随机共振模型进行一阶和二阶求导，并将一阶随机共振模型通过四阶珑格库塔算法，计算出各个检测点信噪比输出值；

步骤三：将各检测点信噪比输出值与设定的阈值进行比较，判断检测点为白色光谱还是红色光谱，然后对白色光谱和红色光谱的检测点进行统计，判断样品的品质。

7.根据权利要求6所述的牛肉品质检测方法，其特征是步骤二中将采集的各光谱数据分别代入随机共振模型内，其公式如下，

其中为输入矩阵，包括周期性正弦信号光谱测量信号Spect(t)，以及内秉噪声N(t)，A是信号幅度，f是信号频率，D是外噪声强度，ξ(t)是外噪声，x(t)为布朗运动粒子运动轨迹函数，t是运动时间；

对随机共振模型进行一阶和二阶求导为V(x，t)对于x进行一阶和二阶求导，并使得其等式为0，得到公式为，

设定噪声强度D＝0，Spect(t)=0，N(t)=0，B=1求得周期性信号的临界值为

将A_c代入一阶求导函数中，设X₀(t)=0，sn₀=0；

以四阶珑格库塔算法求解一阶随机共振模型，得到：

$x_{n+1}\left(t\right)=x_n\left(t\right)+1/6[{\left(k_1\right)}_n+(2-\sqrt{2}){\left(k_2\right)}_n+(2+\sqrt{2}){\left(k_3\right)}_n+{\left(k_4\right)}_n]$

并计算

${\left(k_1\right)}_n=4({\mathrm{ax}}_{n-1}\left(t\right)-{\mathrm{bx}}_{n-1}^3\left(t\right)+{\mathrm{sb}}_{n-1})$

${\left(k_2\right)}_n=4[a(x_{n-1}\left(t\right)+\frac{{\left(k_1\right)}_{n-1}}{2})-b{(x_{n-1}\left(t\right)+\frac{{\left(k_1\right)}_{n-1}}{2})}^3+{\mathrm{sn}}_{n-1}]$

${\left(k_3\right)}_n=4[a(x_{n-1}\left(t\right)+\frac{{\left(k_2\right)}_{n-1}}{2})-b{(x_{n-1}\left(t\right)+\frac{\sqrt{2}-1}{2}{\left(k_1\right)}_{n-1}+\frac{2-\sqrt{2}}{2}{\left(k_2\right)}_{n-1})}^3+{\mathrm{sn}}_{n+1}]$

${\left(k_4\right)}_n=4[a(x_{n-1}\left(t\right)+{\left(k_3\right)}_{n-1})-b{(x_{n-1}\left(t\right)-\frac{\sqrt{2}}{2}{\left(k_2\right)}_{n-1}+\frac{2+\sqrt{2}}{2}{\left(k_3\right)}_{n-1})}^3+{\mathrm{sn}}_{n+1}]$

其中x_n为x(t)的n阶导数值，sn_n是S(t)的n阶导数在t=0处的值，n=0，1，…，N-1，a、b为设定的常数，计算得到x₁(t)，x₂(t)，…，x_n+1(t)的值；

对x₁(t)，x₂(t)，…，x_n+1(t)进行积分，得到x(t)，并得到x(t)在一阶和二阶求导函数组成的双层随机系统产生随机共振时刻的位置x_m值、与x_m相对应的共振时刻t1及与t1所对应的噪声D1，D1为D中一个值；

然后通过公式

$\mathrm{SNR}=\sqrt{2}{\left(\mathrm{\&Delta;U}\frac{{4a}^3/27b}{D_1}\right)}^2{e}^{-{\left(\mathrm{\&Delta;U}\right)}^2/D_1}$

计算各光谱数据输出的信噪比，得到SNR₁，SNR₂，…，SNR_i，其中△U＝a²／4b。

8.根据权利要求6或7所述的牛肉品质检测方法，其特征是步骤三将各检测点信噪比输出值与设定的阈值进行比较过程为，若SNR>-68.74，则判断该信噪比输出值对应的检测点为白色光谱点，即为肥肉，若SNR<-77.49，则判断该信噪比输出值对应的检测点为红色光谱点，即为瘦肉，统计的过程为计算白色光谱的检测点的个数，记为M₁，计算红色光谱的检测点的个数，记为M₂，若且m为检测点数量，则判断样品为高档牛肉，否则判断样品为普通牛肉。

9.根据权利要求6或7所述的牛肉品质检测方法，其特征是检测时由第一次照射光源位置开始，之后每一次检测，照射光源角度按顺时针增加15度。