CN106338491A - 一种假奶粉鉴别装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种假奶粉鉴别装置，包括：光源、样品槽、光采集系统、近红外探测器和微处理器；光采集系统包括依次设置的狭缝、准直透镜、带通滤波器、反射衍射光栅、成像聚焦透镜、DMD芯片和采集透镜组。本发明提供的一种假奶粉鉴别装置，利用近红外光谱技术分析假奶粉，能够准确地鉴别假奶粉，分析出掺假物质，并且使用方便，分析成本低。
Description
技术领域
本发明涉及食品检测技术领域，特别是涉及一种假奶粉鉴别装置。
背景技术
奶粉是以新鲜乳为原料，添加一定量的植物或者动物蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等配料，通过冷冻或者热风干燥的方法去除水分而形成的粉末状乳制品，其具有运输、贮存容易，营养价值高，使用方便等优点，一直以来广受欢迎，尤其是对婴幼儿来说，是最重要的营养来源。
国家标准对奶粉品质有严格的规定和要求，但近年来层出不穷的奶粉质量问题反映出很多企业并没有按照国家标准生产合格的奶粉，为了降低成本增加利益，添加化学物质，以次充好，导致消费者食用后出现健康问题的事件屡见不鲜，因此，对奶粉质量鉴定的研究很有必要。国家标准规定的奶粉中蛋白质、脂肪含量检测方法均为化学方法，耗时长，步骤繁琐。
近红外光谱分析技术是一种无损快速的分析手段，其分析结果准确率高，效率高，近年来广泛被应用于各种领域。但是一般的近红外光谱仪体积庞大，系统构造复杂，是为应对各种物质分析所用，价格较为昂贵，需要在专门的实验室环境中工作，不适合推广到大众层面用作快速便捷的食品检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种假奶粉鉴别装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够准确地鉴别假奶粉，分析出掺假物质，并且使用方便，分析成本低，易于推广。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种假奶粉鉴别装置，包括：光源、样品槽、光采集系统、近红外探测器和微处理器；所述光采集系统包括依次设置的狭缝、准直透镜、带通滤波器、反射衍射光栅、成像聚焦透镜、DMD芯片和采集透镜组；所述光源用于发射光并照射放置于样品槽的奶粉样品；所述光采集系统用于收集所述光源发射的光；所述DMD芯片连接有DMD控制器，所述DMD控制器与所述微处理器连接；所述近红外探测器用于分时测出所述光采集系统收集的各个波长的光对应的光强，所述近红外探测器与微处理器连接，所述微处理器用于对所述近红外探测器采集到的数据进行分析鉴别，所述微处理器还连接有显示器，所述微处理器将奶粉样品的最终检测结果输出显示到所述显示器上。
可选的，所述狭缝的宽度为25um，高度为4.2mm。
可选的，所述带通滤波器允许通过的光波长范围是1350-2450nm。
可选的，所述光源为卤钨灯，所述近红外探测器为InGaAs探测器。
可选的，所述反射衍射光栅将光束按波长的不同进行色散，所述成像聚焦透镜将光束聚焦形成光谱均匀地投射到DMD芯片。
可选的，所述DMD芯片由数十万到数百万个微镜阵列构成，每一列对应分布着特定波长的光，从左到右依次对应波长是1350-2450nm的光。
可选的，所述DMD芯片的微镜阵列转动角度为±12°。
可选的，所述的微处理器通过已建立好的鉴别模型鉴别多种掺假物质。
可选的，所述显示器为液晶屏。
可选的，所述的显示器显示奶粉样的品鉴别结果，并显示奶粉样品中所掺入的物质。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的一种假奶粉鉴别装置，能够准确地鉴别假奶粉，分析出掺假物质，并且使用方便，分析成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种假奶粉鉴别装置的结构示意图；
图2为DMD芯片的微镜阵列示意图；
图3为DMD芯片的微镜阵列成像示意图；
图4为DMD芯片的微镜工作状态示意图；
其中，1是微处理器，2是卤钨灯，3是样品槽，4是狭缝，5是准直透镜，6是带通滤波器，7是反射衍射光栅，8是成像聚焦透镜，9是DMD芯片，10是DMD控制器，11是采集透镜组，12是InGaAs探测器，13是液晶屏。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种假奶粉鉴别装置，以解决现有技术存在的问题，能够准确地鉴别假奶粉，分析出掺假物质，并且使用方便，分析成本低，易于推广。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一、
如图1所示，本实施例提供一种假奶粉鉴别装置，包括：光源、样品槽3、光采集系统、近红外探测器和微处理器1；光采集系统包括依次设置的狭缝4、准直透镜5、带通滤波器6、反射衍射光栅7、成像聚焦透镜8、DMD芯片9和采集透镜组11；光源用于发射光并照射放置于样品槽3的奶粉样品；光采集系统用于收集光源发射的光；DMD芯片9连接有DMD控制器10，DMD控制器10与微处理器1连接；近红外探测器用于分时测出光采集系统收集的各个波长对应的光强，近红外探测器与微处理器1连接，微处理器1用于对近红外探测器采集到的数据进行分析鉴别，微处理器1还连接有显示器，微处理器1将奶粉最终的检测结果输出显示到显示器上。
实施例二、
本实施例为在实施例一的基础上进行的改进，其改进之处具体为：狭缝4的宽度为25um，高度为4.2mm，带通滤波器6允许通过的光波长范围是1350-2450nm；光源为卤钨灯2，近红外探测器为InGaAs探测器12；反射衍射光栅7将光束按波长的不同进行色散，成像聚焦透镜8将光束聚焦形成光谱均匀地投射到DMD芯片9，DMD芯片9由数十万到数百万个微镜阵列构成，每一列对应分布着特定波长的光，从左到右为1350-2450nm；DMD芯片9的微镜阵列转动角度为±12°。微处理器1通过已建立好的鉴别模型鉴别多种掺假物质，显示器为液晶屏13，液晶屏13显示奶粉鉴别的结果，并显示假奶粉中所掺入的物质。
本发明提供的一种假奶粉鉴别装置鉴别假奶粉的具体工作过程如下：
本发明采用的光源是卤钨灯2，其能够产生780-2500nm波长范围的近红外光，满足整个光谱仪的设计要求。
光源发出的光为发散光，穿过样品后，样品吸收部分光，其余的光射入狭缝4，狭缝4的宽度决定了光谱的分辨率和放大倍数，并且可以减少杂散光对系统的影响，实施例二中狭缝4宽度为25um，高度为4.2mm，狭缝4出射的光穿过准直透镜5变为平行光。
带通滤波器6的作用是使某一段波长的光通过，阻挡其他波长的光，本发明中可通过的波长范围1350-2450nm，即光谱仪的检测波长范围为1350-2450nm。
经过带通滤波器6后的光射入到反射衍射光栅7，反射衍射光栅7的作用是利用多缝衍射和干涉作用，将射到光栅上的光束按波长的不同进行色散，配合成像聚焦透镜8在DMD芯片9的微镜阵列上形成光谱，如图2所示，从左到右依次为1350-2450nm波长的连续光谱。
DMD芯片9是整个光谱仪的核心器件，是一种光机械和电子机械元件的组合，每个DMD芯片封装当中包含几十到数百万个极微小的微镜阵列，每一个微镜下方是一个由双CMOS存储元件形成的结构作为微镜的控制单元。DMD芯片9具有波长选通的作用，其工作原理如图3所示，当数字微镜阵列未加电压时，微镜阵列呈自然状态，入射光入射到微镜阵列表面后自然反射出去，这属于初始状态；加上工作电压后，由于上下电极间静电力的作用，驱动镜面发生±12°的偏转，使得反射光线的角度发生偏转，假设以1350nm波长的光为例，当选中该波长时，对应该波长的微镜阵列将发生+12°的偏转，此时对于入射光线而言，该角度下探测器接收到的反射光强度最大，我们称之为“ON”状态，而除了1350nm波长之外的其他微镜阵列将发生-12°的偏转，其反射光角度过大，探测器接收不到反射信号。由于微镜阵列不同列对应的是光谱中不同波长的光，通过DMD控制器10的控制，DMD芯片9能够将复色光谱按照波长顺序从1350-2450依次入射到采集透镜组，再由采集透镜组11将全部波长的光汇聚到InGaAs探测器12，探测器分时测出各个波长对应的光强。
微处理器1的作用是分析InGaAs探测器12得到的光谱数据，并且通过已建立好的鉴别模型鉴别奶粉样品中是否含有三聚氰胺等掺假物质，鉴别模型是通过事先多次检测已知的掺假奶粉样品来获得光谱数据并建立的，鉴别模型包括常见的奶粉掺假物质的模型，例如三聚氰胺、淀粉、麦芽糊精等的模型。
最终的检测结果由液晶屏13显示输出，液晶屏13能够显示奶粉鉴别的结果，并显示假奶粉中所掺入的物质。
本发明提供的一种假奶粉鉴别装置，采用近红外光谱技术分析假奶粉，能够准确地鉴别假奶粉，分析出掺假物质，并且使用方便，分析成本低。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本新型的限制。
Claims (10)
1.一种假奶粉鉴别装置，其特征在于：包括：光源、样品槽、光采集系统、近红外探测器和微处理器；所述光采集系统包括依次设置的狭缝、准直透镜、带通滤波器、反射衍射光栅、成像聚焦透镜、DMD芯片和采集透镜组；所述光源用于发射光并照射放置于样品槽的奶粉样品；所述光采集系统用于收集所述光源发射的光；所述DMD芯片连接有DMD控制器，所述DMD控制器与所述微处理器连接；所述近红外探测器用于分时测出所述光采集系统收集的各个波长的光对应的光强，所述近红外探测器与微处理器连接，所述微处理器用于对所述近红外探测器采集到的数据进行分析鉴别，所述微处理器还连接有显示器，所述微处理器将奶粉样品的最终检测结果输出显示到所述显示器上。
2.根据权利要求1所述的一种假奶粉鉴别装置，其特征在于：所述狭缝的宽度为25um，高度为4.2mm。
3.根据权利要求1所述的一种假奶粉鉴别装置，其特征在于：所述带通滤波器允许通过的光波长范围是1350-2450nm。
4.根据权利要求1所述的一种假奶粉鉴别装置，其特征在于：所述光源为卤钨灯，所述近红外探测器为InGaAs探测器。
5.根据权利要求1所述的一种假奶粉鉴别装置，其特征在于：所述反射衍射光栅将光束按波长的不同进行色散，所述成像聚焦透镜再将光束聚焦形成光谱均匀地投射到DMD芯片。
6.根据权利要求5所述的一种假奶粉鉴别装置，其特征在于：所述DMD芯片由数十万到数百万个微镜阵列构成，每一列对应分布着特定波长的光，从左到右依次对应波长是1350-2450nm的光。
7.根据权利要求6所述的一种假奶粉鉴别装置，其特征在于：所述DMD芯片的微镜阵列转动角度为±12°。
8.根据权利要求1所述的一种假奶粉鉴别装置，其特征在于：所述的微处理器通过已建立好的鉴别模型鉴别多种掺假物质。
9.根据权利要求1所述的一种假奶粉鉴别装置，其特征在于：所述显示器为液晶屏。
10.根据权利要求9所述的一种假奶粉鉴别装置，其特征在于：所述显示器显示奶粉样品的鉴别结果，并显示奶粉样品中所掺入的物质。
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