CN104374715B - 拼接羊肉检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拼接羊肉检测装置及其检测方法，包括不透光壳体，由若干个可发射不同波长激光的激光器组成的激光器阵列，光谱仪，设于壳体内的上端开口的容器、支架，设于容器内的圆形样品托盘，设于支架上的用于向样品照射光的光发射头，设于容器底板上的用于接收透射光的光接收头；样品托盘上设有用于放置样品的透光板，光接收头上端的高度低于样品托盘下表面的高度；激光器阵列、光发射头依次电连接，光接收头与光谱仪电连接；本发明具有检测点更多，检测数据的可靠性和精度更高的特点。

Description

拼接羊肉检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及肉类品质检测技术领域，尤其是涉及一种可以准确、快速地检测出拼接羊肉的拼接羊肉检测装置及其检测方法。

背景技术

羊肉具有营养丰富且口感好的特点，深受广大消费者的喜爱。但由于其生产成本较高，尤其是高档羊肉块，价格不菲。而拼接羊肉由不同大小的碎块羊肉拼接而成，不但口感不好，而且不同来源的羊肉块彼此之间也会形成污染，形成食品安全问题。

目前，国内外通常采用光谱激励光源照射被测样品(即采用一个常开的卤素灯或者LED灯照在样品上)，并采集入射光照射到样品后的漫反射光或者穿过样品的透射光，对漫反射光谱或者透射光谱进行分析，最终实现对样品品质的检测；但是，该检测方法存在所采集到的检测信息量较少，检测的精度较低的不足。目前，还没有用于拼接羊肉检测的有效方法。

中国专利授权公告号：CN101769889A，授权公告日2010年7月7日，公开了一种农产品品质检测的电子鼻系统，包括一主要完成对低浓度气味收集的气体富集模块，一主要把气味信号转化为电信号的气室气路模块及传感器阵列，一主要对传感器阵列输出信号进行滤波、模数转换、特征提取的传感器调理电路与数据预处理模块，一对信号进行识别和判断、且带有数据存储的嵌入式系统，一显示与结果输出模块；所述的气体富集模块由装填有吸附剂的吸附管、电热丝和温控装置构成。该发明具有功能单一，检测时间长的不足。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的检测方法精度低及耗时长的不足，提供了一种可以准确、快速地检测出拼接羊肉的拼接羊肉检测装置及其检测方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种拼接羊肉检测装置，包括不透光壳体，由若干个可发射不同波长激光的激光器组成的激光器阵列，光谱仪，设于壳体内的上端开口的容器、支架，设于容器内的圆形样品托盘，设于支架上的用于向样品照射光的光发射头，设于容器底板上的用于接收透射光的光接收头；样品托盘上设有用于放置样品的透光板，光接收头上端的高度低于样品托盘下表面的高度；激光器阵列、光发射头依次电连接，光接收头与光谱仪电连接；容器和样品托盘均由不导磁材料制成，所述容器内设有液体，所述样品托盘悬浮于液体表面上，容器底部设有中心竖孔和m个围绕中心竖孔呈圆周排列的边缘竖孔，各个竖孔均向上开口并且竖孔内均设有定位用电磁铁，所述样品托盘中部内设有定位用磁铁块，穿过样品托盘下表面的金属柱上端与定位用磁铁块相连接，定位用电磁铁和定位用磁铁块相对端的磁极极性相反；

各个竖孔下方的容器内均设有电机，各个定位用电磁铁分别与各个电机的竖向转轴相连接，各个定位用电磁铁上均设有定位件，各个定位件上端开设有十字形凹槽，金属柱下端设有与十字形凹槽相对应的十字形突起，各个电机上均设有用于与计算机电连接的信号接口；

样品托盘外边缘上设有若干对呈中心对称分布的牵引用磁铁块，容器内侧面上部设有与牵引用磁铁块相配合的若干对呈中心对称的牵引用电磁铁；光谱仪、各块定位用电磁铁和各块牵引用电磁铁上均设有用于与计算机电连接的信号接口。

金属柱上设有弹簧，定位件采用金属材料制成。

本发明的各个定位用电磁铁用于给样品托盘定位，牵引用电磁铁用于牵引样品托盘移动，液体的设置用于给样品托盘提供脱离与容器定位连接的浮力，从而使本发明可以对样品上的多个点进行检测，并对各个照射点得到的检测信号进行数据分析，并得到羊肉样品的是否为拼接，检测的范围更广，检测信息更全面，提高了检测结果的可靠性。

光学检测拼接羊肉的原理：整块的羊肉纹路自然连续、条理清晰、色泽统一、含水量相近，样品对同入射角的入射光的吸收光谱信号是接近的，可以作为检测的依据。而拼接肉的不同碎块虽然经过整理、胶粘和表面处理，但是其内在肉质纹路并不连续，有整体的断层，色泽相差较大，含水量很难一致，因此可以根据光学检测方法确定是否为拼接羊肉。

因此，本发明具有检测速度快，检测点更多，检测数据的可靠性和精度更高的特点。

作为优选，所述容器内设有电动伸缩杆，电动伸缩杆上部与光接收头相连接，电动伸缩杆上均设有用于与计算机电连接的信号接口。电动伸缩杆的设置使光接收头可以缩入容器内，光接收头的存在不会对样品托盘的移动造成干涉，样品托盘移动更加方便。

作为优选，还包括光强度调节装置，所述光强度调节装置包括数据采集卡和功率放大器，所述数据采集卡上设有用于与计算机电连接的信号输入接口，所述数据采集卡与功率放大器的输入端电连接，所述功率放大器的输出端与激光器阵列的电源电连接。光强度调节装置用于调节激光器阵列发出的光源的光强度，

本发明是采用光强度不断变化的入射光照射样品，在入射光的强度渐大或者减小的变化过程中，不同基团对相应波长光的吸收是渐大或者减小的，此时基团的吸收程度处于未饱和、饱和渐弱过程中，透射光中包含更多的检测信息，从而使得到的检测信号能够更准确的表征出羊肉的是否为拼接。

激光器阵列包括6个捆绑在一起并且波长依次排列的单波长激光器，各个单波长激光器的波长分别为585nm、920nm、512nm、816nm、670nm和720nm。针对羊肉的理化性质，选择以上6个波长的激光器进行检测，可以更加突出羊肉的检测特征，提高检测的准确度。

作为优选，所述光强度调节装置包括数据采集卡和功率放大器，所述数据采集卡上设有用于与计算机电连接的信号输入接口，所述数据采集卡与功率放大器的输入端电连接，所述功率放大器的输出端与激光器阵列的电源电连接。

计算机产生用于控制光强度变化的波形，数据采集卡将该波形信号采集，并输出到功率放大器上，功率放大器的输出端与激光器阵列的电源电连接，从而通过控制激光器阵列的电源实现对激光器阵列发出的光源的光强度的调节，并通过光发射头向样品照射强度变化的入射光。

作为优选，支架呈L形，包括横杆和立柱；光发射头通过竖杆与横杆相连接。

作为优选，各块牵引用磁铁块均呈条形，各块牵引用磁铁块外侧的磁极极性相同。

一种拼接羊肉检测装置的检测方法，包括如下步骤：

(6-1)从待检测的牛肉中取出片状肉作为待检测样品，将计算机与光谱仪、各块定位用电磁铁和各块牵引用电磁铁电连接；

(6-2)进行检测：将样品平放到样品托盘上；

(6-2-1)计算机控制中心竖孔中的定位用电磁铁通电，在定位用电磁铁的吸力的作用下，金属柱插入中心竖孔中，设定边缘竖孔的序号为i，i＝1，…，m，i的初始值为1；

(6-2-2)计算机控制光发射头发射入射光，设定与金属柱所插入的竖孔相对应的电机的初始角度为0，电机转动次数j的初始值为1；

(6-2-3)计算机通过电机带动样品托盘转动至角度20×j，光接收头接收透射光，光谱仪接得到透射光的检测信号Spect(t)；

(6-2-4)当j＜18时，使j值增加1，返回步骤(6-2-3)；得到18个与转动角度相关的检测信号Spect(t)₁，…，Spect(t)₁₈；

(6-2-5)计算机控制中心竖孔中的定位用电磁铁断电，控制边缘竖孔i中的定位用电磁铁通电，计算机控制连线穿过边缘竖孔i的两个牵引用电磁铁通电，2块牵引用电磁铁与各块牵引用磁铁块所产生的吸引力及排斥力带动样品托盘在液面上移动，当移动至边缘竖孔i处时，金属柱在吸引力的作用下插入边缘竖孔i中，计算机控制连线穿过边缘竖孔i的两个牵引用电磁铁断电，返回步骤(6-2-2)；

计算机控制中心竖孔中的定位用电磁铁通电，计算机控制边缘竖孔i中的定位用电磁铁断电，控制连线穿过边缘竖孔i的两个牵引用电磁铁通电，2块牵引用电磁铁与各块牵引用磁铁块所产生的吸引力及排斥力带动样品托盘在液面上移动，样品托盘移动至中心竖孔并且金属柱在吸引力的作用下插入中心竖孔中；

(6-2-6)当i＜m，使i值增大1，转入步骤(6-2-5)；

计算机控制中心竖孔中的定位用电磁铁断电，得到m+1组检测信号Spect(t)₁，…，Spect(t)₁₈；计算每个转动角度所对应的m+1个检测信号的平均值，得到平均检测信号Spect(t)′₁，…，Spect(t)′₁₈；

(6-3)计算机对Spect(t)′₁，…，Spect(t)′₁₈中的任一个均做如下数据处理：

将检测信号Spect(t)′输入一层随机共振模型：

中，计算机计算V(x，t，α)对于x的一阶导数、二阶导数和三阶导数，并且使等式等于0，得到二层随机共振模型：

设定噪声强度D＝0，Spect(t)′＝0，N(t)＝0；计算得到A的临界值为将A的临界值代入一层随机共振模型中，并设定X₀(t)＝0，sn₀＝0，用四阶珑格库塔算法求解一层随机共振模型，得到 $x_{n+1}\left(t\right)=x_n\left(t\right)+1/6[{\left(k_1\right)}_n+(2-\sqrt{2}){\left(k_2\right)}_n+(2+\sqrt{2}){\left(k_3\right)}_n+{\left(k_4\right)}_n],$ n＝0，1，…，N-1

其中待定系数：

(k₁)_n＝a(αx_n-1(t))²-b(αx_n-1(t))³+sn_n-1

${\left(k_2\right)}_n=a(\mathrm{\α}{x}_{n-1}\left(t\right)+\frac{{\left(k_1\right)}_{n-1}}{3})-b{(\mathrm{\α}{x}_{n-1}\left(t\right)+\frac{{\left(k_1\right)}_{n-1}}{3})}^3+{\mathrm{sn}}_{n-1}$

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

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

其中，x_n(t)为x(t)的n阶导数，sn_n-1是S(t)的n-1阶导数在t＝0处的值，sn_n+1是S(t)的n+1阶导数在t＝0处的值，n＝0，1，…，N-1；得到x₁(t)，x₂(t)，…，x_n+1(t)的值；

计算机对x₁(t)，x₂(t)，…，x_n+1(t)进行积分，得到x(t)，并得到x(t)在一层随机共振模型和二层随机共振模型组成的双层随机系统产生随机共振时刻的最优检测时刻时间t1，最优瞬时运动加速度α1，并确定t1和α1所对应的噪声D1；

计算机利用公式计算双层随机共振系统输出的信噪比；其中，ΔU＝a²/4b；得到18个输出信噪比SNR₁，SNR₂，…，SNR₁₈；

(6-4)计算机将SNR₉和SNR₁₈构成第1组信噪比值，SNR₁、SNR₈、SNR₁₀和SNR₁₇构成第2组信噪比值，SNR₂、SNR₇、SNR₁₁和SNR₁₆构成第3组信噪比值，SNR₃、SNR₆、SNR₁₂和SNR₁₅构成第4组信噪比值，SNR₄、SNR₅、SNR₁₃和SNR₁₄构成第5组信噪比值，并分别计算各组信噪比平均值：SNR_平均1，SNR_平均2，SNR_平均3，SNR_平均4，SNR_平均5；

计算各个信噪比值与其所对应的组信噪比平均值之间的误差QE_j，j＝1，…，18；

计算机计算满足QE_j≤2％的输出信噪比误差的个数M₁；计算机计算满足QE_j＞2％的输出信噪比误差的个数M₂；

(6-5)若则计算机做出样品不是拼接肉的判断；

若则计算机做出样品是拼接肉的判断；

否则，返回步骤(6-2)，对样品重新检测并进行数据处理。

作为优选，所述容器内设有电动伸缩杆，电动伸缩杆上部与光接收头相连接，电动伸缩杆上均设有用于与计算机电连接的信号接口；还包括如下步骤：

在样品托盘移动的过程中，计算机通过电动伸缩杆控制光接收头缩入容器中；当金属棒插入竖孔中后，计算机通过电动伸缩杆控制光接收头伸出容器底板之外。

作为优选，还包括光强度调节装置，所述光强度调节装置包括数据采集卡和功率放大器，所述数据采集卡上设有用于与计算机电连接的信号输入接口，所述数据采集卡与功率放大器的输入端电连接，所述功率放大器的输出端与激光器阵列的电源电连接；还包括如下步骤：

计算机通过光强度调节装置调节激光器阵列输出的检测光，所述检测光从0按照正弦曲线上升到最大值MAT，然后从最大值MAT按照余切曲线下降至0。

作为优选，所述片状肉的厚度为26至68mm，光发射头所发出光的入射角度为45至0度。

作为优选，MAT的取值范围为98勒克斯至212勒克斯。

因此，本发明具有如下有益效果：(1)检测速度快；(2)检测点更多，检测数据的可靠性和精度更高。

附图说明

图1是本发明的容器和支架的一种结构示意图；

图2是本发明的样品托盘的一种结构示意图；

图3是本发明的金属柱、竖孔、电机、定位用电磁铁和定位件的一种结构示意图；

图4是本发明的实施例1的一种原理框图；

图5是本发明的检测光的强度变化示意图；

图6是本发明的实施例1的一种流程图。

图中：光谱仪1、光强度调节装置2、容器3、样品托盘4、支架5、光发射头6、光接收头7、竖孔8、定位用电磁铁9、金属柱11、牵引用电磁铁13、电机14、定位件15、十字形凹槽16、十字形突起17、数据采集卡18、功率放大器19、激光器阵列20、壳体底板21、缓冲垫22、弹簧23、计算机24、电动伸缩杆25、透光板26。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1、图2、图3、图4所示的实施例是一种拼接羊肉检测装置，包括不透光壳体，由6个可发出不同波长激光的激光器组合成的激光器阵列20，光谱仪1，如图1所示的设于壳体内的上端开口的容器3、支架5，设于容器内的圆形样品托盘4，设于支架上的用于向样品照射光的光发射头6，设于容器底板上的用于接收透射光的光接收头7；样品托盘上设有用于放置样品的透光板26，光接收头上端的高度低于样品托盘下表面的高度；透光板采用石英玻璃材料制成。

如图4所示，激光器阵列、光发射头依次电连接，光接收头与光谱仪电连接；容器和样品托盘均由塑料材料制成，容器内盛有水，样品托盘悬浮于水面上，如图2所示，容器底板21上设有中心竖孔和8个围绕中心竖孔呈圆周排列的边缘竖孔，各个竖孔8均向上开口并且竖孔内均设有定位用电磁铁9，样品托盘中部内设有定位用磁铁块，穿过样品托盘下表面的金属柱11上端与定位用磁铁块相连接，定位用电磁铁和定位用磁铁块相对端的磁极极性相反；金属柱上套设有弹簧23。

如图3所示，各个竖孔下方的容器内均设有电机14，各个定位用电磁铁分别与各个电机的竖向转轴相连接，各个定位用电磁铁上均设有定位件15，各个定位件上端均开设有十字形凹槽16，金属柱下端设有与十字形凹槽相对应的十字形突起17，各个电机上设有用于与计算机24电连接的信号接口；

样品托盘外边缘上设有4对呈中心对称分布的缓冲垫22，8个牵引用磁铁块分别位于各个缓冲垫中，容器内侧面上部设有与牵引用磁铁块相配合的4对呈中心对称的牵引用电磁铁13；光谱仪、各块定位用电磁铁和各块牵引用电磁铁上均设有用于与计算机电连接的信号接口。各个电机均为步进电机。

激光器阵列包括6个捆绑在一起并且波长依次排列的单波长激光器，各个单波长激光器的波长分别为585nm、920nm、512nm、816nm、670nm和720nm。

支架呈L形，包括横杆和立柱；光发射头通过竖杆与横杆相连接；各块牵引用磁铁块均呈条形，各块牵引用磁铁块外侧的磁极极性相同。

一种拼接羊肉检测装置的检测方法，包括如下步骤：

如图6所示，步骤100，样品制备：从待检测的牛肉中取出40mm片状肉作为待检测样品；

步骤200，样品制备：将计算机与光谱仪、各块定位用电磁铁和各块牵引用电磁铁电连接，将样品平放到样品托盘上；

步骤210，进行检测：计算机控制中心竖孔中的定位用电磁铁通电，在定位用电磁铁的吸力的作用下，金属柱插入中心竖孔中，设定边缘竖孔的序号为i，i＝1，…，8，i的初始值为1；

步骤220，计算机控制光发射头发射入射光，设定与金属柱所插入的竖孔相对应的电机的初始角度为0，电机转动次数j的初始值为1；

步骤230，计算机通过电机带动样品托盘转动至角度20×j，光接收头接收透射光，光谱仪接得到透射光的检测信号Spect(t)；

步骤240，当j＜18时，使j值增加1，返回步骤230；得到18个与转动角度相关的检测信号Spect(t)₁，…，Spect(t)₁₈；

步骤250，计算机控制中心竖孔中的定位用电磁铁断电，控制边缘竖孔i中的定位用电磁铁通电，计算机控制连线穿过边缘竖孔i的两个牵引用电磁铁通电，2块牵引用电磁铁与各块牵引用磁铁块所产生的吸引力及排斥力带动样品托盘在液面上移动，当移动至边缘竖孔i处时，金属柱在吸引力的作用下插入边缘竖孔i中，计算机控制连线穿过边缘竖孔i的两个牵引用电磁铁断电，返回步骤220；

计算机控制中心竖孔中的定位用电磁铁通电，计算机控制边缘竖孔i中的定位用电磁铁断电，控制连线穿过边缘竖孔i的两个牵引用电磁铁通电，2块牵引用电磁铁与各块牵引用磁铁块所产生的吸引力及排斥力带动样品托盘在液面上移动，样品托盘移动至中心竖孔并且金属柱在吸引力的作用下插入中心竖孔中；

步骤260，当i＜8，使i值增大1，返回步骤250；

计算机控制中心竖孔中的定位用电磁铁断电，得到m+1组检测信号Spect(t)₁，…，Spect(t)₁₈；计算每个转动角度所对应的m+1个检测信号的平均值，得到平均检测信号Spect(t)′₁，…，Spect(t)′₁₈；

步骤300，数据处理：

计算机对Spect(t)′₁，…，Spect(t)′₁₈中的任一个均做如下数据处理：

将检测信号Spect(t)′输入一层随机共振模型：

中，其中，V(x，t，α)为势函数，x(t)为布朗运动粒子运动轨迹函数，a，b为设定的常数，ξ(t)是外噪声，D是在[0，1]范围内以0.01步进的外噪声强度，N(t)为内秉噪声，为周期性正弦信号，A是信号幅度，f是信号频率，t为运动时间，为相位，设

计算机计算V(x，t，α)对于x的一阶导数、二阶导数和三阶导数，并且使等式等于0，得到二层随机共振模型：

设定噪声强度D＝0，Spect(t)′＝0，N(t)＝0；计算得到A的临界值为将A的临界值代入一层随机共振模型中，并设定X₀(t)＝0，sn₀＝0，用四阶珑格库塔算法求解一层随机共振模型，得到 $x_{n+1}\left(t\right)=x_n\left(t\right)+1/6[{\left(k_1\right)}_n+(2-\sqrt{2}){\left(k_2\right)}_n+(2+\sqrt{2}){\left(k_3\right)}_n+{\left(k_4\right)}_n],$ n＝0，1，…，N-1

并计算待定系数：

(k₁)_n＝a(αx_n-1(t))²-b(αx_n-1(t))³+sn_n-1

${\left(k_2\right)}_n=a(\mathrm{\α}{x}_{n-1}\left(t\right)+\frac{{\left(k_1\right)}_{n-1}}{3})-b{(\mathrm{\α}{x}_{n-1}\left(t\right)+\frac{{\left(k_1\right)}_{n-1}}{3})}^3+{\mathrm{sn}}_{n-1}$

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

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

其中，x_n(t)为x(t)的n阶导数，sn_n-1是S(t)的n-1阶导数在t＝0处的值，sn_n+1是S(t)的n+1阶导数在t＝0处的值，n＝0，1，…，N-1；得到x₁(t)，x₂(t)，…，x_n+1(t)的值；

计算机对x₁(t)，x₂(t)，…，x_n+1(t)进行积分，得到x(t)，并得到x(t)在一层随机共振模型和二层随机共振模型组成的双层随机系统产生随机共振时刻的最优检测时刻时间t1，最优瞬时运动加速度α1，并确定t1和α1所对应的噪声D1；D₁为D中的一个值；D是在[0，1]范围内以0.01周期循环步进的一个函数，D的取值与时间相关，知道了t₁时刻，D₁就确定了。

计算机利用公式计算双层随机共振系统输出的信噪比；其中，ΔU＝a²/4b；得到18个输出信噪比SNR₁，SNR₂，…，SNR₁₈；

步骤400，误差计算：计算机将SNR₉和SNR₁₈构成第1组信噪比值，SNR₁、SNR₈、SNR₁₀和SNR₁₇构成第2组信噪比值，SNR₂、SNR₇、SNR₁₁和SNR₁₆构成第3组信噪比值，SNR₃、SNR₆、SNR₁₂和SNR₁₅构成第4组信噪比值，SNR₄、SNR₅、SNR₁₃和SNR₁₄构成第5组信噪比值，并分别计算各组信噪比平均值：SNR_平均1，SNR_平均2，SNR_平均3，SNR_平均4，SNR_平均5；

计算各个信噪比值与其所对应的组信噪比平均值之间的误差QE_j，j＝1，…，18；

计算机计算满足QE_j≤2％的输出信噪比误差的个数M₁；计算机计算满足QE_j＞2％的输出信噪比误差的个数M₂；

(6-5)若则计算机做出样品不是拼接肉的判断；

若则计算机做出样品是拼接肉的判断；

否则，返回步骤200，对样品重新检测并进行数据处理。

本实施例中M₁＝16，因此，计算机做出样品不是拼接肉的判断。

实施例2

实施例2中，如图1所示，容器内设有电动伸缩杆25，电动伸缩杆上部与光接收头相连接，电动伸缩杆上均设有用于与计算机电连接的信号接口。如图4所示，光强度调节装置包括N1-6259数据采集卡18和功率放大器19，数据采集卡上设有用于与计算机电连接的信号输入接口，数据采集卡与功率放大器的输入端电连接，功率放大器的输出端与激光器阵列的电源电连接。

还包括如下步骤：

计算机通过光强度调节装置调节激光器阵列输出的检测光，所述检测光从0按照正弦上升到最大值MAT，然后从最大值MAT按照余切曲线下降至0；在样品托盘移动的过程中，计算机通过电动伸缩杆控制光接收头缩入容器中；当金属棒插入竖孔中后，计算机通过电动伸缩杆控制光接收头伸出容器底板之外。

如图5所示，计算机通过光强度调节装置调节激光器阵列输出的检测光，检测光从0按照正弦曲线上升到最大值200勒克斯，然后从最大值200勒克斯按照余切曲线下降至0。

实施例2中的其它结果和方法部分与实施例1中相同。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种拼接羊肉检测装置，其特征是，包括不透光壳体，由若干个可发射不同波长激光的激光器组成的激光器阵列(20)，光谱仪(1)，设于壳体内的上端开口的容器(3)、支架(5)，设于容器内的圆形样品托盘(4)，设于支架上的用于向样品照射光的光发射头(6)，设于容器底板上的用于接收透射光的光接收头(7)；样品托盘上设有用于放置样品的透光板(26)，光接收头上端的高度低于样品托盘下表面的高度；激光器阵列、光发射头依次电连接，光接收头与光谱仪电连接；容器和样品托盘均由不导磁材料制成，所述容器内设有液体，所述样品托盘悬浮于液体表面上，容器底部设有中心竖孔和m个围绕中心竖孔呈圆周排列的边缘竖孔，各个竖孔(8)均向上开口并且竖孔内均设有定位用电磁铁(9)，所述样品托盘中部内设有定位用磁铁块，穿过样品托盘下表面的金属柱(11)上端与定位用磁铁块相连接，定位用电磁铁和定位用磁铁块相对端的磁极极性相反；

各个竖孔下方的容器内均设有电机(14)，各个定位用电磁铁分别与各个电机的竖向转轴相连接，各个定位用电磁铁上均设有定位件(15)，各个定位件上端均开设有十字形凹槽(16)，金属柱下端设有与十字形凹槽相对应的十字形突起(17)，各个电机上均设有用于与计算机(24)电连接的信号接口；

样品托盘外边缘上设有若干对呈中心对称分布的牵引用磁铁块，容器内侧面上部设有与牵引用磁铁块相配合的若干对呈中心对称的牵引用电磁铁(13)；光谱仪、各块定位用电磁铁和各块牵引用电磁铁上均设有用于与计算机电连接的信号接口。

2.根据权利要求1所述的拼接羊肉检测装置，其特征是，所述容器内设有电动伸缩杆(25)，电动伸缩杆上部与光接收头相连接，电动伸缩杆上均设有用于与计算机电连接的信号接口。

3.根据权利要求1所述的拼接羊肉检测装置，其特征是，还包括光强度调节装置(2)，所述光强度调节装置包括数据采集卡(18)和功率放大器(19)，所述数据采集卡上设有用于与计算机电连接的信号输入接口，所述数据采集卡与功率放大器的输入端电连接，所述功率放大器的输出端与激光器阵列的电源电连接。

4.根据权利要求1所述的拼接羊肉检测装置，其特征是，支架呈L形，包括横杆和立柱；光发射头通过竖杆与横杆相连接。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的拼接羊肉检测装置，其特征是，各块牵引用磁铁块均呈条形，各块牵引用磁铁块外侧的磁极极性相同。

6.一种适用于权利要求1所述的拼接羊肉检测装置的检测方法，其特征是，包括如下步骤：

(6-1)从待检测的牛肉中取出片状肉作为待检测样品，将计算机与光谱仪、各块定位用电磁铁和各块牵引用电磁铁电连接；

(6-2)进行检测：将样品平放到样品托盘上；

(6-2-1)计算机控制中心竖孔中的定位用电磁铁通电，在定位用电磁铁的吸力的作用下，金属柱插入中心竖孔中，设定边缘竖孔的序号为i，i＝1，…，m，i的初始值为1；

(6-2-2)计算机控制光发射头发射入射光，设定与金属柱所插入的竖孔相对应的电机的初始角度为0，电机转动次数j的初始值为1；

(6-2-3)计算机通过电机带动样品托盘转动至角度20×j，光接收头接收透射光，光谱仪接得到透射光的检测信号Spect(t)；

(6-2-4)当j＜18时，使j值增加1，返回步骤(6-2-3)；得到18个与转动角度相关的检测信号Spect(t)₁，...，Spect(t)₁₈；

(6-2-5)计算机控制中心竖孔中的定位用电磁铁断电，控制边缘竖孔i中的定位用电磁铁通电，计算机控制连线穿过边缘竖孔i的两个牵引用电磁铁通电，2块牵引用电磁铁与各块牵引用磁铁块所产生的吸引力及排斥力带动样品托盘在液面上移动，当移动至边缘竖孔i处时，金属柱在吸引力的作用下插入边缘竖孔i中，计算机控制连线穿过边缘竖孔i的两个牵引用电磁铁断电，返回步骤(6-2-2)；

计算机控制中心竖孔中的定位用电磁铁通电，计算机控制边缘竖孔i中的定位用电磁铁断电，控制连线穿过边缘竖孔i的两个牵引用电磁铁通电，2块牵引用电磁铁与各块牵引用磁铁块所产生的吸引力及排斥力带动样品托盘在液面上移动，样品托盘移动至中心竖孔并且金属柱在吸引力的作用下插入中心竖孔中；

(6-2-6)当i＜m，使i值增大1，转入步骤(6-2-5)；

计算机控制中心竖孔中的定位用电磁铁断电，得到m+1组检测信号Spect(t)₁，...，Spect(t)₁₈；计算每个转动角度所对应的m+l个检测信号的平均值，得到平均检测信号Spect(t)′₁，...，Spect(t)′₁₈；

(6-3)计算机对Spect(t)′₁，...，Spect(t)′₁₈中的任一个均做如下数据处理：

将检测信号Spect(t)′输入一层随机共振模型：

中，其中，V(x，t，α)为势函数，x(t)为布朗运动粒子运动轨迹函数，a，b为设定的常数，ξ(t)是外噪声，D是在[0，1]范围内以0.01步进的外噪声强度，N(t)为内秉噪声，为周期性正弦信号，A是信号幅度，f是信号频率，t为运动时间，为相位，α为运动加速度，设

计算机计算V(x，t，α)对于x的一阶导数、二阶导数和三阶导数，并

且使等式等于0，得到二层随机共振模型：

设定噪声强度D＝0，Spect(t)'＝0，N(t)＝0；计算得到A的临界值为将A的临界值代入一层随机共振模型中，并设定X₀(t)＝0，sn₀＝0，用四阶珑格库塔算法求解一层随机共振模型，得到

其中待定系数：

(k₁)_n＝a(αx_n-1(t))²b(αx_n-1(t))³+sn_n-1

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

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

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

其中，x_n(t)为x(t)的n阶导数，sn_n-1是S(t)的n-1阶导数在t＝0处的值，sn_n+1是S(t)的n+1阶导数在t＝0处的值，n＝0，1，…，N-1；得到x₁(t)，x₂(t)，…，x_n+1(t)的值；

计算机对x₁(t)，x₂(t)，…，x_n+1(t)进行积分，得到x(t)，并得到x(t)在一层随机共振模型和二层随机共振模型组成的双层随机系统产生随机共振时刻的最优检测时刻时间t1，最优瞬时运动加速度d1，并确定t1和α1所对应的噪声D1；

计算机利用公式计算双层随机共振系统输出的信噪比；其中，ΔU＝a²/4b；得到18个输出信噪比SNR₁，SNR₂，…，SNR₁₈；

(6-4)计算机将SNR₉和SNR₁₈构成第1组信噪比值，SNR₁、SNR₈、SNR₁₀和SNR₁₇构成第2组信噪比值，SNR₂、SNR₇、SNR₁₁和SNR₁₆构成第3组信噪比值，SNR₃、SNR₆、SNR₁₂和SNR₁₅构成第4组信噪比值，SNR₄、SNR₅、SNR₁₃和SNR₁₄构成第5组信噪比值，并分别计算各组信噪比平均值：SNR_平均1，SNR_平均2，SNR_平均3，SNR_平均4，SNR_平均5；

计算各个信噪比值与其所对应的组信噪比平均值之间的误差QE_j，j＝1，…，18；

计算机计算满足QE_j≤2％的输出信噪比误差的个数M₁；计算机计算满足QE_j＞2％的输出信噪比误差的个数M₂；

(6-5)若则计算机做出样品不是拼接肉的判断；

若则计算机做出样品是拼接肉的判断；

否则，返回步骤(6-2)，对样品重新检测并进行数据处理。

7.根据权利要求6所述的拼接羊肉检测装置的检测方法，所述容器内设有电动伸缩杆，电动伸缩杆上部与光接收头相连接，电动伸缩杆上均设有用于与计算机电连接的信号接口；其特征是，还包括如下步骤：

在样品托盘移动的过程中，计算机通过电动伸缩杆控制光接收头缩入容器中；当金属棒插入竖孔中后，计算机通过电动伸缩杆控制光接收头伸出容器底板之外。

8.根据权利要求6所述的拼接羊肉检测装置的检测方法，还包括光强度调节装置，所述光强度调节装置包括数据采集卡和功率放大器，所述数据采集卡上设有用于与计算机电连接的信号输入接口，所述数据采集卡与功率放大器的输入端电连接，所述功率放大器的输出端与激光器阵列的电源电连接；其特征是，还包括如下步骤：

计算机通过光强度调节装置调节激光器阵列输出的检测光，所述检测光从0按照正弦曲线上升到最大值MAT，然后从最大值MAT按照余切曲线下降至0。

9.根据权利要求6所述的拼接羊肉检测装置的检测方法，其特征是，所述片状肉的厚度为26至68mm，光发射头所发出光的入射角度为45至0度。

10.根据权利要求8所述的拼接羊肉检测装置的检测方法，其特征是，MAT的取值范围为98勒克斯至212勒克斯。