CN111380921A - 一种基于生物电阻抗的肉类水分检测仪及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于生物电阻抗的肉类水分检测仪及检测方法，包括测试电极、模拟前端、MCU、显示模块和电源模块；测试电极包括激励电极和检测电极，激励电极和检测电极用于分别设于待测肉类两端；模拟前端用于接受MCU的控制向激励电极通入激励电流，并对检测电极处的检测电压进行接收和处理以获取用于发送给MCU的检测电压的幅值和相位；MCU用于对模拟前端进行控制，并根据所接收的检测电压的幅值和相位计算待测肉类的阻抗以获取用于发送给显示模块的待测肉类的水分含量；显示模块用于实现相应数据的显示，电源模块用于提供电源。本发明携带方便、便于使用。
Description
技术领域
本发明涉及肉类检测技术领域，具体地说，涉及一种基于生物电阻抗的肉类水分检测仪及检测方法。
背景技术
水分含量作为评断如畜禽鲜肉等肉类产品的质量的一个重要标准，其对畜禽鲜肉的加工、储藏、贸易与食用均具有重要影响。其中，当肉类水分含量过高时，会导致如细菌、霉菌等病菌的繁殖加剧，从而容易引起肉类产品的腐败变质；而肉类水分含量过低时，肉类产品会因脱水干缩而失重，从而会造成直接的经济损失，并且还会影响肉类产品的颜色、风味和组织状态等，甚而会引起脂肪的氧化。故对肉类产品的水分含量监控具有至关重要的意义，但现有用于对肉类产品进行水分含量测定的设备大多较为复杂且携带不便。另外，现有客观存在的一个社会事实就是，存放相当一部分的不法商贩为谋取利润，会在贩卖的肉类产品中注水，而普通消费者是很难从外观上对注水肉进行分辨的。故现有技术中，急缺一种能够便于携带、操作简单的针对肉类产品的含水量检测装置。
目前国内的关于肉类水分检测仪的专利总共有四个。第一篇的专利题目为肉类水分快速测定仪(CN201420813161.8)，是一份实用新型专利，主要介绍的是一种肉类水分快速检测定仪。主要解决了注水肉不能够直观的判断出来问题。所述的单片机分别与补偿电路、LCD显示、控制键连接，所述的水分传感器经调节放大电路、整流滤波电路与单片机连接，所述的传感器采用的是三对针状电极，其中一对电极是信号发生器。第二篇专利的题目为快速水分测定仪(CN201430075376.X)，是一个外观设计专利。第三篇专利的题目是一种肉类水分快速测定仪(CN201720425727.3)，是实用新型专利，讲的是一种新型的测定仪，主要包括上盖和底座，所述的上盖内设置有加热系统，所述的底座内安装有称重系统和控制系统，所述的控制系统控制加热系统和称重系统，所述的控制系统包括显示屏和操作键，还包括设置在上盖和底座之间的进样装置，进样装置的下表面设置有凸榫，底座上设置有与进样装置下表面的凸榫相配合的凹槽，所述的进样装置的底板上开设有供称样器皿与三角架接触的通孔，把手设置在称样器皿上；所述的进样装置底板上的通孔的侧壁上设置有挡板。该实用新型彻底的避免了扣盖中的热辐射源对底座内电路控制板性能的影响，增加了仪器的稳定性和延长了仪器的使用寿命。第四篇专利的题目为肉类水分快速测定仪(CN201720834361.5)，该实用新型公开了一种肉类水分快速测定仪，包括外壳，在所述外壳的底部设置有电机仓，在所述电机仓内固定设置有电机，所述电机的顶部设置有输出轴，所述输出轴的顶部固定设置有端部，所述端部的顶部设置有轴杆，所述轴杆的顶部具有外螺纹，所述轴杆的底部设置有挡边，所述轴杆通过所述外螺纹配合有封帽，所述轴杆的杆身上配合有套管，所述套管配合在所述挡边和所述封帽之间，在所述套管的外壁位置处环形设置有两个以上的夹持条，所述外壳的内底部的靠近外圈位置处设置有集水槽，在所述外壳的底部设置有配合所述集水槽的排水管；本装置可以有效测定猪肉中的含水量，并且本装置采用机械结构，方便进行维护，并且大大降低了造价。
现有的文献包括基于生物电阻抗谱的注水肉检测方法研究和基于多频率交流阻抗测量的肉类水分检测方法，这两篇文献都是讲的是通过生物电阻抗的测量方法，然后经过Cole-Cole定律的拟合得到高频等效阻抗，将最后结果通过计算得到肉类的水分。但是设计复杂，成本较高。
本发明是基于AFE4300模拟前端来进行生物电阻抗测量的，它本身集成度很高，集成了多频正弦激励信号的产生电路路，信号采集电路、信号处理电路等，集成度很高，抗干扰能力强。对于前面四篇专利来说，本发明的设计理念不同，操作方式也不同。对于已发表的文献，本发明更加简单，成本更低，并且操作简便，耗电量低。
发明内容
本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于生物电阻抗的肉类水分检测仪及检测方法，携带方便、便于使用。
本发明技术解决方案：一种基于生物电阻抗的肉类水分检测仪，包括测试电极、模拟前端、MCU、显示模块和电源模块；测试电极包括激励电极和检测电极，激励电极和检测电极用于分别设于待测肉类两端；模拟前端用于接受MCU的控制向激励电极通入激励电流，并对检测电极处的检测电压进行接收和处理以获取用于发送给MCU的检测电压的幅值和相位；MCU用于对模拟前端进行控制，并根据所接收的检测电压的幅值和相位计算待测肉类的阻抗以获取用于发送给显示模块的待测肉类的水分含量；显示模块用于实现相应数据的显示，电源模块用于提供电源。
作为优选，测试电极、模拟前端、MCU、显示模块和电源模块均设有一壳体内，激励电极和检测电极分别设于壳体相对的两侧处，显示模块包括设于壳体上侧面处的显示屏。从而便于使用者携带。
作为优选，激励电极和检测电极均可收缩地设于壳体处。从而使得激励电极和检测电极在不需要使用时能够收缩于壳体处，进而便于使用者携带。
作为优选，电源模块包括充电电池，壳体处设有充电接口，充电接口与充电电池间设有充电电路。从而能够较佳脱离电源进行工作，便于使用者携带。另外，显示模块处还能够对充电电池的电量进行显示，从而便于使用者判定是否需要充电。
作为优选，壳体处设有电源开关。从而能够较佳地接通或切断电源。
作为优选，壳体处设有检测开关，检测开关与MCU连接。从而能够较佳地便于使用者启动检测功能。
本发明一种基于生物电阻抗的肉类水分检测方法，步骤为：首先将仪器预测的针状激励电极拉出，然后将针状激励电极插到待测的猪肉上，分别在左右两边各插入一个，在插好激励电极之后，然后再将仪器左侧的检测电极拉出，然后分别插在激励电极的两侧，这样可以直接测量出整块猪肉的是水分状况，而不需要和其他仪器进行多次测量，或者随机进行选取，这都是不方便或者具有较大偶然性的。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明肉类水分检测仪使用方便，便于携带，从而能够较佳地适用于日常生活中。
(2)本发明能够对猪肉进行水分的测定，由于现在测定猪肉水分的仪器主要分为两种，一种是进行烘烤式，一种是基于水分检测传感器来进行。烘烤式主要是截取待测猪肉的一小份，然后测量它的重量，最后经过烘烤后，得到它的干重量，两个重量之差就为猪肉的含水量，但是此方法操作麻烦，耗电量大，并且对于测试的猪肉的选取具有随机性，有可能选取到未注入水分的猪肉，但是有注入水分的猪肉没有选取到，如果进行多块选取的话，就会导致猪肉的浪费，因为进行烘烤过的猪肉是不能在进行贩卖的。而对于第二种使用水分传感器的检测仪解决了对猪肉的选取以及烘烤过后的浪费情况。但是它所设计的传感器是集成在探针上，测试的过程中，就比较麻烦，需要对猪肉进行多次测量，这样才能够确保整块猪肉的水分含量的情况。本发明主要是针对第二种方法进行了相应的改进，选择的是生物电阻抗的技术来对猪肉的水分进行测试，还有一个就是使用的是两对分离的电极，一组电极是激励电流源的测试电极，用于注射电流到待测的猪肉，然后通过另一对测量电极，将测量得到的电压信号测量得到并传到主控单元当中。本发明的电极可以根据待测猪肉的大小来相应的对电极进行放置，通过一次测量就能够得到待测猪肉的全部水分，而不需要多次进行测量。并且本发明中采用了可调多频激励模拟前端，并且耗电量小，操作简单方便。
附图说明
图1为实施例1中的肉类水分检测仪的系统框图示意图；
图2为实施例1中的肉类水分检测仪的壳体的结构示意图；
图3为实施例1中的肉类水分检测仪的壳体的另一视角的结构示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。
实施例1
如图1、2、3所示，本实施例提供了一种基于生物电阻抗的肉类水分检测仪，其包括测试电极、模拟前端、MCU、显示模块和电源模块；测试电极包括激励电极111和检测电极210，激励电极111和检测电极210用于分别设于待测肉类两端；模拟前端用于接受MCU的控制向激励电极111通入激励电流，并对检测电极210处的检测电压进行接收和处理以获取用于发送给MCU的检测电压的幅值和相位；MCU用于对模拟前端进行控制，并根据所接收的检测电压的幅值和相位计算待测肉类的阻抗以获取用于发送给显示模块的待测肉类的水分含量；显示模块用于实现相应数据的显示，电源模块用于提供电源。
本实施例所提供的肉类水分检测仪，其包括两大部分，第一部分为主要由激励电极111和检测电极210所构成的检测部分，第二部分为主要由模拟前端、MCU、显示模块和电源模块构成的控制部分。从而使得在实际使用时，能够将通过采用检测部分接触待测肉类，使得检测部分、待测肉类和控制部分形成完整的检测回路，从而能够较佳地实现对肉类产品的水分含量检测。
本实施例所提供的肉类水分检测仪的检测原理为，对于某一类肉类，其水分含量不同时，其阻抗会存在明显差异，故通过对肉类产品的阻抗检测，即可较佳的实现对肉类产品含水量的简易检测。
本实施例中的肉类水分检测仪在具体使用时，首先将激励电极111和检测电极210与待测肉类的两端连接，之后通过MCU向模拟前端下发指令，模拟前端能够向激励电极111注入高频交流电流，之后模拟前端能够接收检测电极210处检测的检测电压，模拟前端能够采用现有技术对所检测的检测电压进行处理，从而获取检测电压的幅值和相位并发送给MCU，之后MCU能够对所接收的幅值和相位进行处理，从而能够较佳地获取待测肉类的阻抗值，之后MCU能够根据预设数据通过所获取的阻抗值而获取待测肉类的水分含量并发送给显示模块进行显示，从而能够较佳地对待测肉类进行水分含量的简易测定。本实施例的肉类水分检测仪使用方便，便于携带，从而能够较佳地适用于日常生活中。
本实施例中，模拟前端主要用于产生用于传输给激励电极111的高频交流电流，以及用于接收检测电极210处的检测电流/电压并对其进行处理以获取幅值和相位信息。本实施例中，用于传输给激励电极111的高频交流电流的大小为1mA。
本实施例中，MCU处理器能够用于控制模拟前端的运行，并能够对模拟前端所传来的数据进行处理以获取相应的阻抗信息，之后MCU能够根据预设的数据，通过阻抗信息获取水分含量信息。
本实施例中，显示模块能够用于显示MCU处传来的水分含量信息，从而便于使用者较为直观的知晓检测结果。
本实施例中，测试电极、模拟前端、MCU、显示模块和电源模块均设有一壳体110内，激励电极111和检测电极210分别设于壳体110相对的两侧处，显示模块包括设于壳体110上侧面处的显示屏。从而便于使用者携带。
本实施例中，激励电极111和检测电极210均可收缩地设于壳体110处。从而使得激励电极111和检测电极210在不需要使用时能够收缩于壳体110处，进而便于使用者携带。
本实施例中，电源模块包括充电电池，壳体110处设有充电接口115，充电接口115与充电电池间设有充电电路。从而能够较佳脱离电源进行工作，便于使用者携带。另外，显示模块处还能够对充电电池的电量进行显示，从而便于使用者判定是否需要充电。
本实施例中，壳体110处设有电源开关113。从而能够较佳地接通或切断电源。
本实施例中，壳体110处设有检测开关114，检测开关114与MCU连接。从而能够较佳地便于使用者启动检测功能。
本实施例中，激励电极111和检测电极210均采用针状电极且可收缩地设于壳体110处，这使得：激励电极111和检测电极210在不需要使用时，能够收缩于壳体110进而便于使用者携带；而激励电极111和检测电极210在需要使用时，能够自壳体110处拉出并插入待测肉类处，从而便于使用且不会对待测肉类造成较大损伤。
本实施例中，充电电池能够采用锂电池，充电接口115能够采用USB接口，从而具备较为广泛的适用性。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于生物电阻抗的肉类水分检测仪，其特征在于，包括：测试电极、模拟前端、MCU、显示模块和电源模块；测试电极包括激励电极(111)和检测电极(210)，激励电极(111)和检测电极(210)用于分别设于待测肉类两端；模拟前端用于接受MCU的控制向激励电极(111)通入激励电流，并对检测电极(210)处的检测电压进行接收和处理以获取用于发送给MCU的检测电压的幅值和相位；MCU用于对模拟前端进行控制，并根据所接收的检测电压的幅值和相位计算待测肉类的阻抗以获取用于发送给显示模块的待测肉类的水分含量；显示模块用于实现相应数据的显示，电源模块用于提供电源。
2.根据权利要求1所述的基于生物电阻抗的肉类水分检测仪，其特征在于：所述测试电极、模拟前端、MCU、显示模块和电源模块均设有一壳体(110)内，激励电极(111)和检测电极(210)分别设于壳体(110)相对的两侧处，显示模块包括设于壳体(110)上侧面处的显示屏。
3.根据权利要求2所述的基于生物电阻抗的肉类水分检测仪，其特征在于：所述激励电极(111)和检测电极(210)均能收缩地设于壳体(110)处。
4.根据权利要求2所述的基于生物电阻抗的肉类水分检测仪，其特征在于：所述电源模块包括充电电池，壳体(110)处设有充电接口(115)，充电接口(115)与充电电池间设有充电电路。
5.根据权利要求2所述的基于生物电阻抗的肉类水分检测仪，其特征在于：所述壳体(110)处设有电源开关(113)。
6.根据权利要求2所述的基于生物电阻抗的肉类水分检测仪，其特征在于：所述壳体(110)处设有检测开关(114)，检测开关(114)与MCU连接。
7.一种基于生物电阻抗的肉类水分检测方法，其特征在于，步骤为：首先将仪器预测的针状激励电极拉出，然后将针状激励电极插到待测的猪肉上，分别在左右两边各插入一个，在插好激励电极之后，然后再将仪器左侧的检测电极拉出，然后分别插在激励电极的两侧，则直接测量出整块猪肉的是水分状况。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200707 |