CN108007894B - 一种便携式直链淀粉测定仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种便携式直链淀粉测定仪，采用塑料外壳封装，包括：红外激光光源、光纤探头取样器、光电检测装置、模数转换装置、核心微控制器、按键模块、液晶显示模块和充电模块；所述红外激光光源发射红外光，通过所述光纤探头取样器射入待测溶液，获取待测溶液透射的光信号，所述光信号输出到所述光电检测装置转换为电信号，所述电信号输出到所述模数转换装置转换为数字信号，发送至核心微控制器，计算出待测溶液的直链淀粉含量，所得数据可使用Android手机数据线通过USB接口以Excel报表的形式导出到上位机，所述充电模块采用兼容大多数Android手机的充电器及数据线进行充电，本发明提出一种便携式直链淀粉测定仪，结构简单，易于操作，便于携带，精准度高。
Description
技术领域
本发明涉及检测装置技术领域，具体涉及一种便携式直链淀粉测定仪。
背景技术
直链淀粉是玉米、小麦、大米、高粱、马铃薯等农作物的主要营养成分。直链淀粉的含量在评价粮食品质、农业选种、育种以及工业生产等方面具有实际意义，因此研制直链淀粉含量的快速检测装置具有非常重要的意义。
我国国标中检测直链淀粉所用仪器一般都是分光光度计，仪器自动化程度低，且检测过程中需要脱脂的预处理步骤，耗时较长。目前，国外已经有商业化的直链淀粉测定仪器，如瑞典Foss公司FLAstar 5000 Analyzer和美国O-I公司的FS-IV化学自动分析仪。但上述仪器价格昂贵、体积庞大，且同样需要脱脂的预处理步骤，不适用于需要流动监测或是现场分析的场合。国内在直链淀粉测定仪器的研制方面起步较晚，中国农业大学研制的基于比色原理的DPCZ型直链淀粉测定仪价格便宜，检测准确，但是需要配备电脑作为上位机对仪器操作进行控制，不但增加仪器成本且体积相对较大，另外采用蠕动泵的自动进样方式极易引入气泡导致检测不准确。
综上所述，现有的直链淀粉含量测定装置存在测试装置复杂，体积庞大，价格昂贵，耗时较长的问题，不适合应用于粮食质检部门的流动监测或现场分析推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种便携式直链淀粉测定仪，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种便携式直链淀粉测定仪，采用塑料外壳封装，包括红外激光光源、光纤探头取样器、光电检测装置、模数转换装置、核心微控制器、按键模块、液晶显示模块和充电模块。
所述的塑料外壳顶端设置有两个黑色螺旋接口和一个充电接口；塑料外壳背面设置有塑料支架，打开支架，仪器可以稳定放置在桌面上；收起支架，手持仪器进行操作；
所述的两个黑色螺旋接口，第一黑色螺旋接口外部连接光纤探头取样器的照明光纤，内部连接红外激光光源，第二黑色螺旋接口外部连接光纤探头取样器的读取光纤，内部连接光电检测装置；
所述的红外激光光源发射的红外光通过光纤探头的照明光纤，射入待测溶液，并通过光纤探头的读取光纤将待测溶液透射的光信号传输至光电检测装置；
所述的光电检测装置将光信号转换为电信号，通过所述的模数转换装置将电信号转换为数字信号；
最后由所述的核心微控制器根据所述数字信号计算待测溶液中直链淀粉的含量，进而实现待测溶液中直链淀粉含量的测定；
所述的充电模块可使用手机充电器或电脑USB接口通过充电接口对仪器充电；
所述的充电接口可使用Android手机数据线将所得数据以Excel报表的形式导出到上位机软件中；
所述的按键模块设置在塑料外壳正面的中部，有“↑”、“↓”、“←”、“→”、“确定”、“返回”、“电源”七个按键，与设置在塑料外壳正面上部的液晶显示模块一起实现了人机交互操作。
基于上述技术方案，本发明取得了以下有益效果：本发明提供的一种便携式直链淀粉测定仪，着眼于仪器的便携性和准确性等关键技术，较其他同类仪器有了创新性的改进。模块化的结构设计，大幅度的减小仪器体积并提高仪器的自动化程度；采用基于光纤探头取样的双光路设计，测定速度快，检测电路灵敏，适合快速测定；基于嵌入式平台系统控制软件，界面直观，操作简便，可实现人机交互操作。
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是本发明实施例提供的便携式直链淀粉测定仪塑料外壳正面示意图。
图2是本发明实施例提供的便携式直链淀粉测定仪塑料外壳背面示意图。
图3是本发明实施例提供的便携式直链淀粉测定仪结构示意图。
图4是本发明实施例提供的便携式直链淀粉测定仪又一结构示意图。
图5是本发明实施例提供的光电检测装置结构示意图。
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、完整地阐述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
图1为本发明实施例提供的便携式直链淀粉测定仪塑料外壳正面示意图，图2为本发明实施例提供的便携式直链淀粉测定仪塑料外壳背面示意图，参照图1、图2，该便携式直链淀粉测定仪的塑料外壳主要包括：充电接口10，第一黑色螺旋接口11，第二黑色螺旋接口12，状态指示灯13，按键模块36，液晶显示屏37，支架14。
图3为本发明实施例提供的便携式直链淀粉测定仪结构示意图，参照图3，该便携式直链淀粉测定仪主要包括：光纤探头取样器31，光电检测装置32，模数转换装置33，核心微控制器34，红外激光光源35，按键模块36，液晶显示37，充电模块38；图中虚线箭头表示光线。
图4为本发明实施例提供的便携式直链淀粉测定仪又一结构示意图，参照图4，光纤探头取样器可以包括：探头帽311，合并光纤312，连接头313，第一接头316，第二接头315，读取光纤314和照明光纤317。其中，连接头313将照明光纤317和读取光纤314合并为一根光纤，即合并光纤312，合并光纤312与探头帽311相接。其中，第一接头316通过塑料外壳顶端的第一黑色螺旋接口11将照明光纤317与红外激光光源35相接。第二接头315通过塑料外壳顶端的第二黑色螺旋接口12将读取光纤314与光电检测装置32相接。
图5为本发明实施例提供的光电检测装置结构示意图，参照图5，光电检测装置主要包括：硅光电池322，黑色密封的硅光电池323，差分模块324，非线性放大电路325，二级放大电路326。
本发明实施例实现待测溶液中直链淀粉的含量测定的过程可以为：
红外激光光源35发射的红外光，传输至光纤探头取样器31的照明光纤317，合并光纤312可将照明光纤317所传输的红外光传输至探头帽311，探头帽311将获取的红外光射入待测溶液，并获取待测溶液透射的光信号；合并光纤312将探头帽311所获取的待测溶液透射的光信号传输至读取光纤314；读取光纤314将待测溶液的透射光信号传输至光电检测装置32；光电检测装置32将获取的透射光信号通过硅光电池322转换为电信号，并与另一块黑色密封的硅光电池323获得的暗电流通过差分模块324进行差分运算，将差分所得电信号传输至非线性放大电路325进行一级放大，再通过二级放大电路326进行二级放大，最终将放大后的电信号传输至模数转换装置33；通过模数转换装置33将所述电信号转换为数字信号，发送至核心微控制器34；核心微控制器34获取数字信号后，根据朗伯-比尔定律计算待测溶液中直链淀粉的含量，进而实现待测溶液中直链淀粉含量的测定；通过按键模块36和液晶显示模块37实现人机交互操作。
可选的，红外激光光源35可以选用输出波长为635nm的红外激光发生器，激光功率1mW～5mW，工作电压6V，工作方式为点状光斑；
可选的，光纤探头取样器31可以采用T300-RT-VIS-NIR类型的浸入式透射探头，浸入式透射探头的光程长可以为2mm,4mm,5mm或10mm，可根据样品的光密度和溶液进行相应配置，本发明实施例优选采用10mm光程；
可选的，液晶显示模块37可以采用3.5寸TFT彩色液晶显示器；
可选的，充电模块38可以采用8000mAh大容量聚合物可充电锂电池作为工作电源，可使用手机充电器或电脑USB口通过充电接口10对仪器充电，充电器及数据线兼容大多数Android手机充电器和数据线；
可选的，核心微控制器34可以为采用STM32F103的核心微控制器。
相对于现有直链淀粉含量检测装置，本发明实施例提供的便携式直链淀粉测定仪不必再依托于计算机，采用STM32F103作为直链淀粉测定仪的核心微控制器，模块化的结构设计，大幅度的减小仪器体积并提高仪器的便携性；采用基于光纤探头取样的双光路设计，取代以往的比色皿、蠕动泵，简化了检测流程，无需进样等待，加快了测定速度；基于嵌入式平台系统控制软件，界面直观，操作简便，可实现人机交互操作，使用户实时控制整个检测流程。
本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方案进行了阐述，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，本领域的专业技术人员，依据本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种便携式直链淀粉测定仪，其特征在于，仪器采用塑料外壳封装，主要包括：红外激光光源，光纤探头取样器，光电检测装置，模数转换装置，核心微控制器，按键模块，液晶显示模块、充电模块以及数据上传模块；
所述的塑料外壳顶端设置有两个黑色螺旋接口和一个充电接口，背面设置有塑料支架；
所述的红外激光光源与光纤探头取样器的照明光纤通过第一黑色螺旋接口相连，所述的光电检测装置与光纤探头取样器的读取光纤通过第二黑色螺旋接口相连；
所述的红外激光光源发射的红外光通过光纤探头的照明光纤，射入待测溶液，并通过光纤探头的读取光纤将待测溶液透射的光信号传输至光电检测装置；
所述的光电检测装置包括将光信号转换为电信号的双光路光电探测电路和将电信号进行放大处理的二级放大电路；其中所述双光路光电探测电路包括双光路光电检测器和非线性放大电路，所述双光路光电检测器选用两块硅光电池，一块检测待测溶液透射的光信号，另一块用黑色胶带密封，消除电路暗电流；通过所述的模数转换装置将电信号转换为数字信号；
所述的核心微控制器根据所述数字信号计算待测溶液中直链淀粉的含量，进而实现待测溶液中直链淀粉含量的测定；
所述的按键模块可以实现人机交互；
所述的液晶显示模块可以提供操作流程和检测结果显示；
所述的充电模块及数据上传模块可以通过共享USB接口实现充电和数据导出。
2.根据权利要求1所述的便携式直链淀粉测定仪，其特征在于，选用对波长为635nm的入射光相对响应度大于90％的硅光电池，型号为2CR1133-01；
所述非线性放大电路包括采用温度补偿的对数放大器，拟采用带有温度补偿的对数放大器AD8304来改进光电检测电路，可以有效地减小电压信号的动态变化范围，同时能减小计算舍入误差对计算结果的影响。
3.根据权利要求1所述的便携式直链淀粉测定仪，其特征在于，所述按键模块设置在塑料外壳正面的中部，有“↑”、“↓”、“←”、“→”、“确定”、“返回”、“电源”七个按键，实现人机交互，使操作人员实时控制整个检测流程。
4.根据权利要求1所述的便携式直链淀粉测定仪，其特征在于，所述的充电模块采用8000mAh大容量聚合物可充电锂电池作为工作电源，使用手机充电器或电脑USB接口通过所述的充电接口对仪器进行充电。
5.根据权利要求1所述的便携式直链淀粉测定仪，其特征在于，所述的充电接口可使用Android手机数据线将所得数据以Excel报表的形式导出到上位机软件中。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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