CN107576584A - 一种水果品质综合检测分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水果品质综合检测分析仪，在壳体的左上部设置触摸屏，在壳体的右上部设置打印机，在壳体的左下部设置分光光度检测模块，在壳体的右下部设置硬度计检测模块，在打印机与硬度计检测模块之间的壳体上设置糖度检测模块，在壳体的下底部设置金标检测模块。本综合分析仪可以检测水果硬度、水果糖度、水果的营养成本含量、水果表面的农药残留、重金属含量等，采用先进的检测原理，提高检测精度，减少人为因数干扰，可以精确检测水果品质，实现了一机多检验，一台仪器就可以检测水果的综合指标，可以根据数据库判断水果的成熟度、打印检测报告，使用寿命长，设计使用寿命为10年。

Description

一种水果品质综合检测分析仪

技术领域

本发明属于水果品质检验领域，涉及食品的检测，尤其是一种水果品质综合检测分析仪。

背景技术

现在的水果品质分析仪器大多数功能比较单一。比如说：测试水果硬度的硬度计只能单独测试水果的硬度，糖度计仅能测试水果的含糖量，金标仪仅能测试水果农药残留情况和分光光度计仅能测量水果内微量元素的含量。这些仪器都是各自独立的仪器，需要单独操作这些仪器，这需要占用很大空间和连接很多电源插头等。目前市场上没有一个综合性测量水果品质的仪器。

目前市场上的分体式测量水果品质的仪器普遍检验方法落后，检验精度差，操作不便，数据的处理人为影响因素大。比如水果硬度计大都是手持硬度计，该手持水果硬度计的工作原理是：手持手柄连接到传感器支架上，应变片粘到传感器支架上，水果压力测试头固定到传感器支架上，水果压力测试头在把力传到固定到机架的水果上。当水果的反向力传递传感器支架上，引起传感器支架变形，把形变传导应变片上，引起应变片电阻阻值改变，通过检测通过应变片的电流变化，就可以反算出水果压力测试头上施加力的大小，在除以测试头5和水果的接触面积就可以得到水果硬度。一般水果的硬度的表示方法是公斤力/平方厘米或磅/平方英寸。该手持式水果硬度计有以下缺点：1.在使用手持水果硬度计测量水果硬度时候，受人为因数影响比较大，如说手持方法不同、压力测试头的插入角度不同和插入速度不是匀速等，造成同一个样本多次测量时误差比较大，很难判断水果的准确硬度。2.应变片是用人工用胶水贴到传感器支架上的，应变片张贴的不对称可能会造成变形和电流的变化不是线性关系；若系统校正参数设置不对，很容易产生压力测试不准的结果。应变片承受冲击载荷能力有限，仅为测力能力范围3～5倍，手持水果硬度计的一次不经意的滑落就会造成应变片不可逆转的损伤。应变片使用寿命有限，一般不会超过5000次，随着测试次数的增多，应变片逐渐接近疲劳极限，粘接应变片的胶水也容易受到环境的影响而发生变化，甚至发生应变片脱落现象。

上述原因导致手持式水果硬度计只能作为硬度测量的一种辅助测试手段，无法作为水果硬度测量的标准手段或方法，也无法大范围推广使用。

水果金标检验仪时另一种普遍的使用仪器，大都采用CCD13图像采集方式工作，其结构大多是在金标卡上有一个条形的凹槽，凹槽放置的是金标的试纸条，加入待检样品后金标的试纸条T线(检测线)和C线(质控线)上会变色，可以根据颜色的深浅来判断待测液的阴阳性。该CCD图像采集金标仪有以下缺点：1、根据采集到的CCD13图像的灰度值判断样本是阴性或阳性。CCD13图像的灰度值受普通光源影响大，普通光源的出射光圆形照明不但会照射到金标卡检测槽内的T线(检测线)或C线(质控线)上，也会照射到金标托架外壳上，金标托架外壳反射光对CCD图像的灰度值影响比较大，这使得CCD图像的灰度值本地不稳定，导致样本的阴性和阳性判断不准，尤其是在弱阳性或弱阴性样本更容易判断错误。2、目前CCD金标检验仪检测重复性差，只能做一些定性的检测，或半定量的检测，不能做定量的检测，即只能检测到有无某一种物质，但是不能检测出这种物质的含量是多少。

目前用到水果检测方面的分光光度计基本仪器基于成本的考虑，分光光度计的光路部分基本上都是LED单色光做光源简易光路系统，单色LED光源发出的单色光，通过待检测样本后，抵达光电传感器。由于不同浓度的待测样本对单色光的吸收度不同，根据对单色光的吸收程度的差异来判断检测样本的浓度。单色LED光源的半波宽一般是15～20nm，很难找到均匀固定波长的LED；另外LED还存在一个光衰问题，随着单色LED光源使用时间的加长，单色LED光源的亮度是越来越暗，光强是越来越弱,需要每次检验之前使用标准液进行矫正。LED分光光度计检测光波长不稳定、波长不准、检测光强变化大，这些都会造成检测出结果偏差很大，严重影响水果品质的检测结果。LED光源分光光度计的单色LED光源由于结构的限制一般最多只能提供4个波长的单色LED光源，并且不能随便更换单色LED光源的波长。

市面上用于水果糖度检测的糖度计大多是手持式目测方式。水平光源通过一个固定狭缝进入待检液体，根据检液体糖的浓度不同，折射光的偏转方向也不同，在待检液体的另一边有一个带有刻度的透明玻璃板，通过用肉眼观察入射光在透明玻璃板的位置的不同，就可以读出检液体糖度。在每次检测之前需要校准，检测时手动操作比较多，人为影响因数比较多，糖度值的重复性差，还需要人为记录每次检测数据；仪器的使用寿命短，一般使用寿命是1000次左右。

通过公开专利文献的检索，尚未发现相关公开专利文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水果品质综合检测分析仪，以解决水果检测仪器功能单一问题、水果检测仪器手工操作影响检测结果问题、金标检测模块检测结果不准问题以及分光光度计模块检测不准和重复性差的问题。

本发明的目的是采取以下技术方案实现的：

一种水果品质综合检测分析仪，包括壳体、触摸屏、打印机、硬度计检测模块、金标检测模块、分光光度检测模块、糖度检测模块，在壳体的左上部设置触摸屏，在壳体的右上部设置打印机，在壳体的左下部设置分光光度检测模块，在壳体的右下部设置硬度计检测模块，在打印机与硬度计检测模块之间的壳体上设置糖度检测模块，在壳体的下底部设置金标检测模块。

而且，所述硬度计检测模块包括机架、电机、丝杠、丝母、压力传感器座、压力传感器及压力测试头，在机架上固装电机，该电机通过直接同轴连接的丝杠驱动与丝杠啮合的丝母上下位移；在丝母上固装压力传感器座，该压力传感器座下部同轴设置压力测试头，在压力测试头上端的压力传感器座上安装压力传感器，压力测试头下端顶压水果。

而且，所述金标检测模块由光源、金标托架外壳、光电传感器构成，在金标托架外壳所制的金标卡检测槽内设置有方形的检测线或质控线，光电传感器对应金标卡检测槽设置；所采用的光源为方形光源，该光源的出光截面积是一个长方形。

而且，所述分光光度检测模块由卤素灯、光学单色器、待检样品溶液及光电传感器依次连接构成。

而且，所述糖度检测模块由单色光源、光学棱镜、待检含糖液体、光学阵列CCD构成，单色光源发出一束入射光，该入射光通过光学棱镜时，在光学棱镜和待检含糖液体的界面处发生反射和折射现象，折射光进入待检含糖液体，反射光射出光学棱镜而进入光学阵列CCD。

本发明的优点和积极效果是：

1、本综合分析仪可以检测水果硬度、水果糖度、水果的营养成本含量、水果表面的农药残留、重金属含量等，采用先进的检测原理，提高检测精度，减少人为因数干扰，可以精确检测水果品质，实现了一机多检验，一台仪器就可以检测水果的综合指标，可以根据数据库判断水果的成熟度、打印检测报告，使用寿命长，设计使用寿命为10年。

2、本综合分析仪可以准确检测水果的各项性能指标，检验原理先进，提高了各个检测模块的检测精度，检测过程减少人为影响，提高了仪器的自动化程度；有很好的重复性和准确度，可以作为标准仪器配置个果品品质检测单位或水果研究机构；可以作为广大水果种植户作为专业设备判断水果的成熟度，为水果的采摘、上市和储藏提供直接的数据参考，使用寿命超长设计，可达10万次；可以上传、打印检测报告。

附图说明

图1为本发明的结构主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明的硬度检测模块的结构示意图；

图4为本发明的金标检测模块的方形电源示意图；

图5为图4的金标检测模块的结构示意图；

图6为本发明的分光光度检测模块的结构示意图；

图7为本发明的糖度检测模块的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例做进一步详述；本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。

一种水果品质综合检测分析仪，参见图1、2，包括壳体3、10寸彩色触摸屏1、打印机5、硬度计检测模块4、金标检测模块2、分光光度检测模块7、糖度检测模块6，在壳体的左上部设置10寸彩色触摸屏，在壳体的右上部设置打印机，在壳体的左下部设置分光光度检测模块，在壳体的右下部设置硬度计检测模块，在打印机与硬度计检测模块之间的壳体上设置糖度检测模块，在壳体的下底部设置金标检测模块。在壳体内的各个检测模块的数据由一个CPU控制，检测结果可以通过网络、GPRS技术上传到检测中心，或通过打印机打印出来。

本检测分析仪各个检测模块的结构如下：

一、硬度计检测模块：

参见图3，包括机架15、电机8、丝杠9、丝母10、压力传感器座11、压力传感器12及压力测试头13，在机架上固装电机，该电机通过直接同轴连接的丝杠驱动与丝杠啮合的丝母上下位移；在丝母上固装压力传感器座，该压力传感器座下部同轴设置压力测试头，在压力测试头上端的压力传感器座上安装压力传感器，压力测试头下端顶压水果14。

本检测模块的工作原理是：

电机驱动丝杠丝母构成的传动系统向下传动，带动压力传感器座向下移动，把压力传感器压在水果压力测试头，水果压力测试头接触到固定到机架的水果上。水果压力测试头接触到水果后，压力传感器的数值开始上升，电机带动驱动丝杠丝母继续向水果压力测试头传力，直到水果压力测试头压入水果内部压入一定距离。取此过程中压力传感器的最大值极为水果的硬度值。

本实施例采用的压力传感器是标准的工业压力传感器，使用寿命在10万次以上，压力过载是测试范围的50倍，测试精度可以精确到0.01公斤力/平方厘米，保证了压力测试的准确性。本发明是把水果固定到机架，每次都是从一个相同的方向和相同的速度插入水果内部，良好的动作重复性保证了检测数据的准确性。为了操作者使用的安全性，本模块在放置水果的机架上还可安装有红外线传感光幕，实时检测是否有人手误放到水果压力测试头5和水果之间，若检测到红外线，立即停机报警，增强了自动水果硬度检测仪使用安全性。本模块配置全国主要水果产区和主栽水果品种的硬度数据库，可以根据水果硬度的检测数据判断固定产区固定品种水果成熟度或判断某种成熟水果与产区的符合程度。本模块配置有硬度数据处理系统，可以画出检测硬度的曲线，可以打印出每个样本的硬度值和标准曲线的符合程度。

二、金标检测模块：

参见图4、5，所述金标检测模块由光源16、金标托架外壳20、光电传感器18构成，在金标托架外壳所制的金标卡检测槽内设置有T线(检测线)或C线(质控线)19，光电传感器对应金标卡检测槽设置；所采用的光源为方形光源，该光源的出光截面积17是一个长方形。

本检测模块的工作原理是：

光源射出的方形出光照射到金标检测槽方形的T线或C线上，除此之外的其他地方没有光源照射，金标托架外壳的表面上没有反射光，反射后的光直接抵达光电传感器，由此避免了非检测面积的反射光干扰，提高了仪器的检测灵敏度和准确度。

三、分光光度检测模块：

参见图6，该检测模块由卤素灯21、光学单色器22、待检样品溶液23及光电传感器24依次连接构成。其工作原理是：卤素灯经过光学单色器后变为单色光，单色光通过待检样品溶液后抵达光电传感器。由于不同浓度的待测样本对单色光的吸收度不同，根据对单色光的吸收程度的差异来判断检测样本的浓度。本模块设计使用的卤素灯作为光源，使用寿命长，光源稳定。光学单色器的波长可以控制到±2nm，可以任意调出想要的单色光的波长。可以满足不同项目多仪器单色光的波长要求。

四、糖度检测模块：

参见图7，该检测模块由单色光源31、光学棱镜29、待检含糖液体25、光学阵列CCD28构成，单色光源发出一束入射光30，该入射光通过光学棱镜时，在光学棱镜和待检含糖液体的界面处发生反射和折射现象，折射光26进入待检含糖液体，反射光27射出光学棱镜而进入光学阵列CCD。

本检测模块的工作原理是：

由于不同浓度的含糖溶液对光的折射角度是不相同的，某种浓度的含糖溶液的折射临界角是一定的，超过这个角度光就不能入射该浓度的含糖溶解，入射光会全反射出该含糖溶液。根据这个原理，光学阵列CCD32可以根据光强的变化可以测出在哪个已经开始全反射了，根据全反射的位置可以反算出含糖液体29的浓度。在计算的过程中全程没有人为干扰因数，本检测模块也不受含糖液体多少的影响，只要在待检位置上地上液体就可以了，清洗检测位置也很方便，由此提高了对检测样本的检测精度、检测重复性和提高了检测装置的使用寿命，检测型号可以以数字信号传到上位机处理和保存。

Claims (5)

1.一种水果品质综合检测分析仪，其特征在于：包括壳体、触摸屏、打印机、硬度计检测模块、金标检测模块、分光光度检测模块、糖度检测模块，在壳体的左上部设置触摸屏，在壳体的右上部设置打印机，在壳体的左下部设置分光光度检测模块，在壳体的右下部设置硬度计检测模块，在打印机与硬度计检测模块之间的壳体上设置糖度检测模块，在壳体的下底部设置金标检测模块。

2.根据权利要求1所述的水果品质综合检测分析仪，其特征在于：所述硬度计检测模块包括机架、电机、丝杠、丝母、压力传感器座、压力传感器及压力测试头，在机架上固装电机，该电机通过直接同轴连接的丝杠驱动与丝杠啮合的丝母上下位移；在丝母上固装压力传感器座，该压力传感器座下部同轴设置压力测试头，在压力测试头上端的压力传感器座上安装压力传感器，压力测试头下端顶压水果。

3.根据权利要求1所述的水果品质综合检测分析仪，其特征在于：所述金标检测模块由光源、金标托架外壳、光电传感器构成，在金标托架外壳所制的金标卡检测槽内设置有方形的检测线或质控线，光电传感器对应金标卡检测槽设置；所采用的光源为方形光源，该光源的出光截面积是一个长方形。

4.根据权利要求1所述的水果品质综合检测分析仪，其特征在于：所述分光光度检测模块由卤素灯、光学单色器、待检样品溶液及光电传感器依次连接构成。

5.根据权利要求1所述的水果品质综合检测分析仪，其特征在于：所述糖度检测模块由单色光源、光学棱镜、待检含糖液体、光学阵列CCD构成，单色光源发出一束入射光，该入射光通过光学棱镜时，在光学棱镜和待检含糖液体的界面处发生反射和折射现象，折射光进入待检含糖液体，反射光射出光学棱镜而进入光学阵列CCD。