CN105606560B - 一种乳酸菌饮料保质期质量检测传感器及检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种乳酸菌饮料保质期质量检测传感器及检测方法，传感器包括一气室，所述气室内部是气流腔，气室连接底座；气室有进气口和出气口；气室的另一侧设置一动镜，动镜能够在外力驱动下转动；一红外光信号模组，设置在动镜外侧，在动镜的第一状态时，动镜上的两45°的反射镜不阻挡红外光信号模组的入射光，光线射入气流腔之中，从气流腔中返回的出射光由红外光信号模组中的光接收器接收；接收的信号由微处理器进行存储和处理，并将处理结果进行显示。本发明提供了除了根据产品的色泽、气泡、体积膨胀、气味、口感来判断乳酸菌饮料变质之外的一种检测手段，量化了变质气体溢出浓度与乳酸菌饮料变质的关系，本发明直观，准确地提供了数据。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术，特别涉及利用光学方法测定不同气体对特定频率光线吸收值不同的原理二制成的气体传感器，尤其是检测变质的乳酸菌饮料所溢出的气体的技术。
背景技术
现有技术中，乳酸菌饮料出厂一般不保存太久的时间，通常在15天以内应该售出，过期的饮料不适合饮用。
申请人所生产的乳酸菌饮料采用特殊的配方和特殊的工艺之后，保存期可以延长2个月，品质保持不变，虽然该产品可以有较长的保质期，但在实际运行中，需要取一定数量的样品留存进行测试，由于没有专业的品质检测仪器，所以一般是根据产品的色泽、气泡、体积膨胀、气味、口感来判断，所以希望有一种专门的仪器来用定量指标来测定保存一定时间的乳酸菌饮料的品质。
现有技术未见相关报道。
发明内容
为了解决现有技术的人工根据产品的色泽、气泡、体积膨胀、气味、口感来判断乳酸菌饮料的品质的问题，本发明提出一种乳酸菌饮料保质期质量检测传感器及检测方法，解决现有技术缺乏专业仪器的问题。
本发明是通过采用以下技术方案来实现的。
设计制造一种乳酸菌饮料保质期质量检测传感器，包括：
一气室，所述气室内部是气流腔，气室连接底座；
气室有进气口和出气口；
气室的另一侧设置一动镜，动镜能够在外力驱动下转动大于10°，小于90°的角度，动镜面朝气流腔的一侧是平面镜，另一面设置45°的第一斜面镜和第二斜面镜；
一红外光信号模组，设置在动镜外侧，在动镜的第一状态时，动镜上的两45°的反射镜不阻挡红外光信号模组的入射光，光线射入气流腔之中，从气流腔中返回的出射光由红外光信号模组中的光接收器接收。
所述底座的底部设置凹面镜，所述底座与气室连接之处有旋接螺纹。
红外光信号模组包括红外LED、滤光片、光学准直器，所述红外LED射出的红外光经滤光片滤光，射入光学准直器，一束Φ0.5mm～Φ2mm的光线从光学准直器射出。
所述滤光片透过的红外光的波长为8.7µ m。
动镜被外力驱动旋转到第二状态时，动镜上的45°的第一斜面镜阻挡红外光信号模组的入射光，光线射入第一斜面镜，折射到45°的第二斜面镜，再射入红外光信号模组中的光接收器。
根据上述传感器而实现的一种乳酸菌饮料保质期质量检测的方法，所述方法包括步骤：
S1、首先设置一气室，所述气室内部是气流腔，气室连接底座，在底座上设置凹面镜；在气室上设置进气口和出气口；
S2、然后在气室的另一侧设置一动镜，动镜能够在外力驱动下转动大于10°，小于90°的角度，动镜面朝气流腔的一侧是平面镜，另一面设置两45°的反射镜；
S3、然后在动镜的外侧设置一红外光信号模组，在动镜的第一状态时，动镜上的两45°的反射镜不阻挡红外光信号模组的入射光，光线射入气流腔之中；
S4、开通红外光信号模组，在出气口接入负压，进气口开放，将环境中的空气引入到气流腔中，1分钟后，从气流腔中返回的出射光由红外光信号模组中的光接收器接收，光接收器输出的模拟电压信号传输到微处理器单元，微处理器单元将此时的模拟电压信号进行A/D转换，并将转换后的空腔数字信号存入到第一存储单元；
S5、然后，对动镜施以一个外力，将动镜置位在第二状态，此时，第一斜面镜阻挡红外光信号模组的入射光，光线射入第一斜面镜，折射到45°的第二斜面镜，再射入红外光信号模组中的光接收器；
光接收器输出的模拟电压信号传输到微处理器单元，微处理器单元将此时的模拟电压信号进行A/D转换，并将转换后的基准数字信号存入到第二存储单元；
S6、然后，微处理器单元比较第一存储单元和第二存储单元中数据的值的大小，如果空腔数字信号小于基准数字信号90%，说明位于气流腔中的凹面镜或动镜已经污染，此时应旋下底座，对凹面镜或动镜进行清理；使重新检测的空腔数字信号大于基准数字信号90%；
S7、然后，用一连接气管将被测饮料瓶连接在进气口，在出气口接入负压，将被测饮料瓶中气体引入到气流腔中，15秒钟后，从气流腔中返回的出射光由红外光信号模组中的光接收器接收，光接收器输出的模拟电压信号传输到微处理器单元，微处理器单元将此时的模拟电压信号进行A/D转换，并将转换后的被测数字信号存入到第三存储单元；
S8、然后，微处理器单元比较第三存储单元和第二存储单元中数据的值的大小，此时被测数字信号应小于空腔数字信号，微处理器单元判断被测数字信号小于空腔数字信号多少，如果：
被测数字信号/空腔数字信号 = 90%～99%，则为品质优良；
被测数字信号/空腔数字信号 = 75%～89%，则为品质良好；
被测数字信号/空腔数字信号 = 65%～74%，则为品质及格；
被测数字信号/空腔数字信号 = 30%～64%，则为品质差；
S9、然后在显示装置上显示比较结果。
步骤S4所述的红外光信号模组中由红外LED射出的红外光经滤光片射入光学准直器，所述滤光片透过的红外光的波长为8.7µ m。
步骤S2所述的动镜面朝气流腔的一侧是平面镜，另一面设置两45°的反射镜；由光学准直器射入到气流腔中的光线先射到凹面镜的边缘，再反射到平面镜，再由平面镜反射到凹面镜，再由凹面镜反射到光接收器。
与现有技术相比较，本发明提供了除了根据产品的色泽、气泡、体积膨胀、气味、口感来判断乳酸菌饮料变质之外的一种检测手段，量化了变质气体溢出浓度与乳酸菌饮料变质的关系，本发明直观，准确地提供了数据。
附图说明
图1是本发明一种乳酸菌饮料保质期质量检测传感器的结构示意图；
图2是本发明一种乳酸菌饮料保质期质量检测传感器及检测方法中动镜在第一状态时，光线射入气流腔中的示意图；
图3是本发明一种乳酸菌饮料保质期质量检测传感器及检测方法中动镜在第二状态时，光线射在斜面镜上的示意图；
图4是图3的左视示意图。
具体实施方式
下面结合图1～图4所示的最佳实施例对本发明做进一步详尽的描述。
如图1所示，设计制造一种乳酸菌饮料保质期质量检测传感器，所述传感器包括：
一气室4，所述气室4内部是气流腔41，气室4连接底座5；
气室4有进气口44和出气口45；
气室4的另一侧设置一动镜3，动镜3能够在外力驱动下转动大于10°，小于90°的角度，动镜3面朝气流腔41的一侧是平面镜，另一面设置45°的第一斜面镜35和第二斜面镜36；
一红外光信号模组2，设置在动镜3外侧，在动镜3的第一状态时，动镜3上的两45°的反射镜不阻挡红外光信号模组2的入射光，光线射入气流腔41之中，从气流腔41中返回的出射光由红外光信号模组2中的光接收器24接收。
所述底座5的底部设置凹面镜51，所述底座5与气室4连接之处有旋接螺纹52。
红外光信号模组2包括红外LED21、滤光片22、光学准直器23，所述红外LED21射出的红外光经滤光片22滤光，射入光学准直器23，一束Φ0.5mm～Φ2mm的光线从光学准直器23射出。
所述滤光片22透过的红外光的波长为8.7µ m。
动镜3被外力驱动旋转到第二状态时，动镜3上的45°的第一斜面镜35阻挡红外光信号模组2的入射光，光线射入第一斜面镜35，折射到45°的第二斜面镜36，再射入红外光信号模组2中的光接收器24。
使用上述传感器而实现的一种乳酸菌饮料保质期质量检测的方法，所述方法包括步骤：
S1、首先设置一气室4，所述气室4内部是气流腔41，气室4连接底座5，在底座5上设置凹面镜51；在气室4上设置进气口44和出气口45；
S2、然后在气室4的另一侧设置一动镜3，动镜3能够在外力驱动下转动大于10°，小于90°的角度，动镜3面朝气流腔41的一侧是平面镜，另一面设置两45°的反射镜；
S3、然后在动镜3的外侧设置一红外光信号模组2，在动镜3的第一状态时，动镜3上的两45°的反射镜不阻挡红外光信号模组2的入射光，光线射入气流腔41之中；
S4、开通红外光信号模组2，在出气口45接入负压，进气口44开放，将环境中的空气引入到气流腔41中，1分钟后，从气流腔41中返回的出射光由红外光信号模组2中的光接收器24接收，光接收器24输出的模拟电压信号传输到微处理器单元，微处理器单元将此时的模拟电压信号进行A/D转换，并将转换后的空腔数字信号存入到第一存储单元；
S5、然后，对动镜3施以一个外力，将动镜3置位在第二状态，此时，第一斜面镜35阻挡红外光信号模组2的入射光，光线射入第一斜面镜35，折射到45°的第二斜面镜36，再射入红外光信号模组2中的光接收器24；
光接收器24输出的模拟电压信号传输到微处理器单元，微处理器单元将此时的模拟电压信号进行A/D转换，并将转换后的基准数字信号存入到第二存储单元；
S6、然后，微处理器单元比较第一存储单元和第二存储单元中数据的值的大小，如果空腔数字信号小于基准数字信号90%，说明位于气流腔41中的凹面镜51或动镜3已经污染，此时应旋下底座5，对凹面镜51或动镜3进行清理；使重新检测的空腔数字信号大于基准数字信号90%；
S7、然后，用一连接气管2将被测饮料瓶1连接在进气口44，在出气口45接入负压，将被测饮料瓶1中气体引入到气流腔41中，15秒钟后，从气流腔41中返回的出射光由红外光信号模组2中的光接收器24接收，光接收器24输出的模拟电压信号传输到微处理器单元，微处理器单元将此时的模拟电压信号进行A/D转换，并将转换后的被测数字信号存入到第三存储单元；
S8、然后，微处理器单元比较第三存储单元和第二存储单元中数据的值的大小，此时被测数字信号应小于空腔数字信号，微处理器单元判断被测数字信号小于空腔数字信号多少，如果：
被测数字信号/空腔数字信号 = 90%～99%，则为品质优良；
被测数字信号/空腔数字信号 = 75%～89%，则为品质良好；
被测数字信号/空腔数字信号 = 65%～74%，则为品质及格；
被测数字信号/空腔数字信号 = 30%～64%，则为品质差；
S9、然后在显示装置上显示比较结果。
步骤S4所述的红外光信号模组2中由红外LED21射出的红外光经滤光片22射入光学准直器23，所述滤光片22透过的红外光的波长为8.7µ m。
步骤S2所述的动镜3面朝气流腔41的一侧是平面镜39，另一面设置两45°的反射镜；由光学准直器23射入到气流腔41中的光线先射到凹面镜51的边缘，再反射到平面镜39，再由平面镜39反射到凹面镜51，再由凹面镜51反射到光接收器24。
图1中，射入气流腔41中的光线根据凹面镜51的弧度不同而折返次数不同，角度为3°时，则如图1所示，往返3个来回，路径走的很长，光线被变质气体吸收的就越多，在光接收器24上接收的信号就越小。
如果选择凹面镜51的弧度角为5°时，只往返2个来回，路径走的就短，光线被变质气体吸收的就少，在光接收器24上接收的信号就多。
图4中，动镜3的B面38可以没有镜面。
图1中，拨杆31可以由电磁铁的吸合而被驱动，也可以用电机的转动来驱动。
实际运用中，可以不设置拨杆31，而由一个齿轮直接驱动动镜3，当然，此时动镜3的边缘也加工有轮齿。
本实施例中的说明不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。
对于本发明所属技术领域来说，在不脱离本发明构思的前提下所做局部细小改动，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种乳酸菌饮料保质期质量检测传感器，其特征在于，所述传感器包括：
一气室（4），所述气室（4）内部是气流腔（41），气室（4）连接底座（5）；
气室（4）有进气口（44）和出气口（45）；
气室（4）的另一侧设置一动镜（3），动镜（3）能够在外力驱动下转动大于10°，小于90°的角度，动镜（3）面朝气流腔（41）的一侧是平面镜，另一面设置45°的第一斜面镜（35）和第二斜面镜（36）；
一红外光信号模组（2），设置在动镜（3）外侧，在动镜（3）的第一状态时，动镜（3）上的两45°的反射镜不阻挡红外光信号模组（2）的入射光，光线射入气流腔（41）之中，从气流腔（41）中返回的出射光由红外光信号模组（2）中的光接收器（24）接收；
所述底座（5）的底部设置凹面镜（51），所述底座（5）与气室（4）连接之处有旋接螺纹（52）。
2.根据权利要求1所述的乳酸菌饮料保质期质量检测传感器，其特征在于：红外光信号模组（2）包括红外LED（21）、滤光片（22）、光学准直器（23），所述红外LED（21）射出的红外光经滤光片（22）滤光，射入光学准直器（23），一束Φ0.5mm～Φ2mm的光线从光学准直器（23）射出。
3.根据权利要求2所述的乳酸菌饮料保质期质量检测传感器，其特征在于：所述滤光片（22）透过的红外光的波长为8.7µ m。
4.根据权利要求1所述的乳酸菌饮料保质期质量检测传感器，其特征在于：动镜（3）被外力驱动旋转到第二状态时，动镜（3）上的45°的第一斜面镜（35）阻挡红外光信号模组（2）的入射光，光线射入第一斜面镜（35），折射到45°的第二斜面镜（36），再射入红外光信号模组（2）中的光接收器（24）。
5.一种乳酸菌饮料保质期质量检测的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
S1、首先设置一气室（4），所述气室（4）内部是气流腔（41），气室（4）连接底座（5），在底座（5）上设置凹面镜（51）；在气室（4）上设置进气口（44）和出气口（45）；
S2、然后在气室（4）的另一侧设置一动镜（3），动镜（3）能够在外力驱动下转动大于10°，小于90°的角度，动镜（3）面朝气流腔（41）的一侧是平面镜，另一面设置两45°的反射镜；
S3、然后在动镜（3）的外侧设置一红外光信号模组（2），在动镜（3）的第一状态时，动镜（3）上的两45°的反射镜不阻挡红外光信号模组（2）的入射光，光线射入气流腔（41）之中；
S4、开通红外光信号模组（2），在出气口（45）接入负压，进气口（44）开放，将环境中的空气引入到气流腔（41）中，1分钟后，从气流腔（41）中返回的出射光由红外光信号模组（2）中的光接收器（24）接收，光接收器（24）输出的模拟电压信号传输到微处理器单元，微处理器单元将此时的模拟电压信号进行A/D转换，并将转换后的空腔数字信号存入到第一存储单元；
S5、然后，对动镜（3）施以一个外力，将动镜（3）置位在第二状态，此时，第一斜面镜（35）阻挡红外光信号模组（2）的入射光，光线射入第一斜面镜（35），折射到45°的第二斜面镜（36），再射入红外光信号模组（2）中的光接收器（24）；
光接收器（24）输出的模拟电压信号传输到微处理器单元，微处理器单元将此时的模拟电压信号进行A/D转换，并将转换后的基准数字信号存入到第二存储单元；
S6、然后，微处理器单元比较第一存储单元和第二存储单元中数据的值的大小，如果空腔数字信号小于基准数字信号90%，说明位于气流腔（41）中的凹面镜（51）或动镜（3）已经污染，此时应旋下底座（5），对凹面镜（51）或动镜（3）进行清理；使重新检测的空腔数字信号大于基准数字信号90%；
S7、然后，用一连接气管（2）将被测饮料瓶（1）连接在进气口（44），在出气口（45）接入负压，将被测饮料瓶（1）中气体引入到气流腔（41）中，15秒钟后，从气流腔（41）中返回的出射光由红外光信号模组（2）中的光接收器（24）接收，光接收器（24）输出的模拟电压信号传输到微处理器单元，微处理器单元将此时的模拟电压信号进行A/D转换，并将转换后的被测数字信号存入到第三存储单元；
S8、然后，微处理器单元比较第三存储单元和第二存储单元中数据的值的大小，此时被测数字信号应小于空腔数字信号，微处理器单元判断被测数字信号小于空腔数字信号多少，如果：
被测数字信号/空腔数字信号 = 90%～99%，则为品质优良；
被测数字信号/空腔数字信号 = 75%～89%，则为品质良好；
被测数字信号/空腔数字信号 = 65%～74%，则为品质及格；
被测数字信号/空腔数字信号 = 30%～64%，则为品质差；
S9、然后在显示装置上显示比较结果。
6.根据权利要求5所述的乳酸菌饮料保质期质量检测的方法，其特征在于：步骤S4所述的红外光信号模组（2）中由红外LED（21）射出的红外光经滤光片（22）射入光学准直器（23），所述滤光片（22）透过的红外光的波长为8.7µ m。
7.根据权利要求5所述的乳酸菌饮料保质期质量检测的方法，其特征在于：步骤S2所述的动镜（3）面朝气流腔（41）的一侧是平面镜（39），另一面设置两45°的反射镜；由光学准直器（23）射入到气流腔（41）中的光线先射到凹面镜（51）的边缘，再反射到平面镜（39），再由平面镜（39）反射到凹面镜（51），再由凹面镜（51）反射到光接收器（24）。
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