CN1064746A - 光电快速评茧方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种光电快速评茧方法及装置。其采用波长在 300～390nm的准单色光激发蚕茧表面，使其发出可 见荧光，对410～480nm和500～590nm波长范围内 的荧光进行同光路同时间检测，可得蚕茧荧光颜色系 数，通过定标确定此系数与蚕茧质量的关系，这样就 可根据荧光来检测蚕茧的质量。实现上述方法的装 置由激发光路部件，荧光检测光路部件和检测控制部 件组成。该装置检测精度高，速度快，结构简单，操作 方便。可用于蚕茧收购部门和丝厂。

Description

本发明是一种检测蚕茧质量的方法及装置。

目前，蚕茧质量的现场评定，通常都采用手估目测和干壳量评定方法。前者是通过检测人员对蚕茧进行手摸和目测。根据手感湿度和蚕茧表面疵病来判定蚕茧的好坏，其测试精度主要取决于操作者的经验。这种方法只能评定蚕茧的外观质量，又容易受主观因素的影响，检测精度低。干壳量评定法是以蚕茧无水干茧壳重量来确定蚕茧的等级。无水干茧壳的重量反映茧丝量的多少，不能反映蚕茧的内在质量。在测试过程中，要选取试样，剖茧去蛹，烘干称重，故此方法测试速度慢，要破坏试样。为准确测定蚕茧的质量等级，现试行缫丝试样法，即选取一定量的样茧，缫成生丝，通过检测生丝的质量来确定蚕茧的质量。这种方法测试精度很高，但是速度很慢，测试周期长，不能用作现场评定，测试费用大，又破坏试样。

蚕茧在特定波长范围的光的照射下，能发出不同颜色的荧光的现象，早已被发现。经过研究，还发现蚕茧的荧光色与其质量指标（如解舒）有对应关系，根据这个关系，通过鉴别蚕茧的荧光色，就可推知其质量等级。现在这种方法还处于实验室研究阶段，实验方法是在暗室中用人眼来观察鉴别荧光色，妨碍这种方法实用的主要原因是：人眼在暗处、辨色能力下降;长时间观察、人眼容易疲劳、辨色误差大;而且荧光色的鉴别，受人的主观因素的影响。因此，人眼辨别荧光色的精度很低。

本发明的目的是提供一种快速评定蚕茧质量的方法及装置，它采用光电方法检测出蚕茧的荧光色，从而确定蚕茧的质量等级，测试精度高、速度快、测量时对样茧无损。

本发明的目的是通过下述的方法和装置实现的。方法是：用波长在300nm-390nm范围内的准单色光，激发蚕茧表面，使其发出可见荧光，该荧光在500nm-590nm波长范围内有一发射峰，该峰的相对强度反映了不同的荧光颜色，因此，检测蚕茧荧光在500nm-590nm范围内的准单色光信号，同时检测荧光在410nm-480nm范围内不随颜色而变的准单色光信号，作为参考信号，将两个信号相比就得出一个反映蚕茧颜色的系数，称为蚕茧的颜色系数。通过定标建立该系数与解舒（蚕茧的一个质量指标）的对应关系。根据这个关系，就可以通过检测蚕茧的荧光色，来确定蚕茧的质量等级，为提高检测精度，两波长范围光信号检测设置为同光路同时进行。为实现上述方法而设计的评茧装置，含有激发光路，并采用荧光收集光路，分光分束光路和二个光电探测器构成荧光检测光路，激发光路中还增置了照明系统。由两路光电信号放大器、A/D转换器、以及单片机、显示器和打印机构成检测控制电路。对光电信号进行检测与运算，测试精度高，速度快。该装置结构简单，便于操作。

为理解本发明，下面结合附图作详细描述。

图1为本发明的原理图。

图2为本发明的两种分光分束光路图。

图3为本发明的一种控制电路图。

参照图1，全装置可分为光路和检测控制电路二部分。其光路包括：激发光源1、照明系统2、激发滤光器3、蚕茧4、荧光收集光路5、分光分束光路6、光电探测器7、8。检测控制电路包括：光电信号放大电路9、10，A/D转换器11、12，单片机13、打印机14、显示器15。这里激发光源1、照明系统2、激发滤光器3组成激发电路。荧光收集光路5、分光分束光路6、光电探测器7、8组成荧光检测光路。激发光源1发出的光经照明系统2，激发滤光器3照射到蚕茧4上，蚕茧4受激后，发出的荧光由荧光收集光路5收集，再经分光分束光路6分成波长范围不同的二束同光路光，并同时由光电探测器7、8分别接收，并转化为光电流，分别经光电信号放大电路9、10放大后，送进A/D转换器11、12中进行变换，把模拟信号转换成数字信号，由计算机13读入，获得蚕茧荧光在二个波长范围内的信号I₁和I₂（其中I₁是第一个波长范围内的荧光信号，I₂是第二个波长范围的荧光信号），将两信号相除，得到一个反映蚕茧荧光色的系数C。C=K· (I₁)/(I₂) 这里K是常数。C值由计算机运算，结果由显示器或打印机输出，通过定标，确定C值和蚕茧质量等级的对应关系，这样，就可直接输出蚕茧的质量等级。经过测试的蚕茧丝毫无损。根据实验确定，荧光的两个波长范围选在410nm-480nm和500nm-590nm，最佳工作点在440nm±10nm和540nm±10nm。激发波长选在365nm时，荧光效率高。荧光检测光路和激发光路应成一定角度，角度范围为15°-60°，蚕茧表面的切平面最好与此角的平分线垂直。

图2表示了本发明的两种分光分束光路的结构。图2a中，16是色散元件，17是入射狭缝光阑，18是出射狭缝光阑。色散元件16将从入射狭缝光阑17透过的复合荧光按波长分开，使选定的波长透过出射狭缝光阑18，并用光电探测器7、8分别接收。图2b中，19是分束镜，是中心波长在410nm-480nm范围内的滤光器，21是中心波长在500nm-590nm范围内的滤光器。分束镜把荧光分成同光路的两束光，再分别由滤光器20、21得到所要检测波长的光，再由光电探测器接收，如果不用滤光器20、21，则光电探测器应采用带有分光作用的光电探测器接收。

图3例举了本装置可采用的一种控制电路，光电探测器7、8输出的信号分别经光电信号放大电路9、10后，放大为小于5V的正电压信号，由单片机8301控制，同时启动二块A/D转换器ACD0809，将模拟信号转变成数字信号，并分别读入单片机8301中。用单片机的ALE信号四分频后，作为A/D转换器ACD  0809的时钟信号。单片机8301通过74LS138对A/D转换器ADC0809发选通信号，分别读入数字信号。为保证A/D转换器的转换精度，用5G24和MC1403组成高精度基准电压源。ADC0809是8位A/D转换器，为提高精度，可采用高于8位的A/D转换器，如12位、16位等。

为便于本发明的实施，光源1最好采用高压汞灯，光电转换器7、8最好采用兰敏光电转换器，以提高对荧光的探测率。分光分束光路6可以由入射狭缝17、出射狭缝18和分光器件16组成，也可以由分束镜19和二个滤光器20、21组成。

本发明对两个波长范围的蚕茧荧光进行同光路同时间检测，既消除了电源，光源波动的影响，又减小蚕茧位置和表面形状的影响，因此检测精度高，配以微型计算机控制，测试速度快，并且结构简单、操作方便。可以快速准确地评定蚕茧的内在质量，可作为蚕茧收购部门现场检测蚕茧质量的仪器，扩充微型计算机的功能去控制蚕茧的进样与分类，构成以本发明为核心的选茧机，把蚕茧按质量等级分开以利于丝厂实行分级缫丝，提高生丝的产量和质量。

Claims (6)

1、一种光电快速评茧方法，其特征在于以波长在300nm-390nm范围的准单色光激发蚕茧表面，使其发出可见荧光，同时同光路检测蚕茧发出的在500nm-590nm范围和410nm-480nm范围的准单色荧光信号，将两信号相比，得出蚕茧的颜色系数，通过定标，确定蚕茧的颜色系数与质量的对应关系，根据这个关系，就可由蚕茧的颜色系数确定蚕茧的质量等级。

2、根据权利要求1所述的光电快速评茧方法，其特征在于所述的激发光的最佳工作波长是365nm。

3、根据权利要求1或2所述的光电快速评茧方法，其特征在于所述的荧光的两个检测波长范围最佳工作点是440±10nm和540±10nm。

4、一种使用权利要求1所述方法而专门设计的光电快速评茧装置，含有激发光路部分，其特征在于由荧光收集光路〔5〕、分光分束光路〔6〕和光电探测器〔7、8〕构成蚕茧荧光检测光路部分，由两路光电信号放大器〔9、10〕、A/D转换器〔11、12〕、以及单片机〔13〕、显示器〔14〕和打印机〔15〕构成检测控制电路，并且在所述的激发光路部分中设有照明系统〔2〕。

5、根据权利要求4所述的光电快速评茧装置，其特征在于所述的分光分束光路〔6〕可以由入射狭缝〔17〕、出射狭缝〔18〕和分光器件〔16〕组成。

6、根据权利要求4所述的光电快速评茧装置，其特征在于所述的分光分束光路〔6〕可以由分束镜〔19〕和二个滤光器〔20、21〕组成。