CN111812050A - 一种便携式可见/近红外光谱检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种便携式可见/近红外光谱检测装置，包括壳体、底板、屏幕支撑架、电池部、检测部以及开关部；壳体底端、顶端分别固接底板与屏幕支撑架，电池部、检测部和开关部设在壳体内，电池部、开关部和检测部依次电性连接；检测部包括光谱仪、光源、准直镜和微处理器，光谱仪设在底板上，光谱仪左侧设有准直镜，准直镜上方设有光源，光源一侧设有光源接口，光源接口下方设有光谱仪接口，光谱仪接口、准直镜与光谱仪电性连接，光源接口、光源和准直镜电性连接，电池部上设有微处理器，光谱仪接口外接有积分球模块、光纤模块以及透射模块；屏幕支撑架上设有嵌入式平板。本发明具有快速、无损、便携的特点，可以实现食品品质的快速检测及预警。
Description
技术领域
本发明涉及食品无损检测技术领域，特别是涉及一种用于食品品质评价及预警的便携式可见/近红外光谱检测装置。
背景技术
随着经济快速地发展,人民生活水平得到了不断提高，同时人们对食品品质和安全也越来越重视。近年来，食品质量问题不断涌现，不仅损害大众消费者的权益，也扰乱了食品市场的稳定的秩序。食品的传统理化检测方法主要有：高效液相色谱法、气相色谱法、高效液相色谱-质谱联用法等。虽然准确度高，但操作复杂、检测耗时、成本较高、需要专业的实验员操作等，无法快速反馈食品的品质信息。
可见/近红外光谱可以通过特征光谱表征食品(肉类、茶叶类和果蔬类等)的品质特征，具有以下特点：(1)操作简单，无需专业人员，检测成本低；(2)检测样本几乎不需前处理，无须使用化学试剂；(3)可以同时检测样品的多个品质特征；(4)容易实现在线检测。因此，可见/近红外光谱作为一种快速、无损和绿色分析技术,近年来被广泛的应用于食品快速检测领域。
台式的近红外光谱检测仪结构复杂,价格昂贵，体积大,不适用于食品的现场在线检测。随着科技的快速发展，光谱仪、卤素灯等都沿着稳定、便携的方向发展。经过检索相关的专利，“专利号201621106011.9，便携式近红外光谱仪固态样品检测装置”。该专利利用将光谱仪固定在样品杯的下方，对样品杯内的固体样本进行检测，只能对固体样本进行检测，检测样品的形态单一，况且该专利仅通过支架、底座以及螺栓的组装配合作为样品检测的支撑，操作复杂，在检测过程中对人为操作要求高，操作出现偏差进而影响检测精度，在食品领域应用比较困难，限制了实际的应用范围。因此，需设计一种便携式可见/近红外光谱检测装置以解决现有技术存在的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种便携式可见/近红外光谱检测装置，以解决上述现有技术存在的问题，实现检测精度更高、价格便宜、体积较小和分析速度更快的检测目的。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种便携式可见/近红外光谱检测装置，包括壳体、底板、屏幕支撑架、电池部、检测部以及开关部；
所述壳体底端与所述底板固接，所述壳体顶端固接有所述屏幕支撑架，所述电池部与所述检测部设置在所述壳体内，所述开关部设置在所述壳体顶面内壁上，所述电池部电性连接所述开关部，所述开关部电性连接所述检测部；
所述检测部包括光谱仪、光源、准直镜以及微处理器，所述光谱仪设置在所述底板上，所述光谱仪左侧设置有所述准直镜，所述准直镜上方设置有所述光源，所述壳体靠近所述光源的侧面设置有光源接口，所述光源接口下方设置有光谱仪接口，光谱仪接口、所述准直镜与所述光谱仪电性连接，所述光源接口与所述光源电性连接，所述光源与所述准直镜电性连接，所述电池部上方设置有所述微处理器，所述微处理器与所述光谱仪电性连接，所述光谱仪接口处外接有积分球模块、光纤模块以及透射模块；
所述屏幕支撑架上可拆卸连接有嵌入式平板，所述嵌入式平板分别电性连接所述开关部以及微处理器。
优选的，所述壳体左侧面开设有两个通孔，所述光谱仪接口、光源接口分别嵌装在两个所述通孔内。
优选的，所述电池部包括电池仓和蓄电池，所述电池仓固接在所述底板上，所述蓄电池处于所述电池仓内。
优选的，所述开关部包括有电源开关、系统开关和光源开关，所述屏幕支撑架上开设有条形孔和三个通孔，所述电源开关、系统开关和光源开关依次可拆卸连接在三个所述通孔内，所述条形孔内插接有电量显示屏，所述电量显示屏电性连接所述蓄电池。
优选的，所述蓄电池分别电性连接所述电源开关、系统开关和光源开关，所述电源开关电性连接所述嵌入式平板，所述系统开关电性连接所述光谱仪和所述微处理器，所述光源开关与所述光源电性连接。
优选的，所述光谱仪底面固接有光谱仪固定架，所述光谱仪固定架固接在所述底板上。
优选的，所述壳体的后侧面开设有散热孔，所述壳体远离所述光源接口的一侧设置有充电接口。
优选的，所述光源为卤素灯，测量范围为360-2400nm。
优选的，所述光谱仪波长范围为345-1032nm，所述光谱仪的信噪比为300：1，光谱分辨率为0.15-0.22nm。
优选的，所述屏幕支撑架上倾斜设置有屏幕转接板，所述壳体两侧面固接有把手。
本发明公开了以下技术效果：
本发明通过设置壳体、光谱仪接口、光源接口、光源以及光谱仪，并通过将光谱仪接口与光谱仪相连、将光源接口与光源相连，在光源接口处、光谱仪接口处可以连接积分球模块、光纤模块和透射模块，耦合了三种不同的采集方式，适合不同形态食品物料的光谱采集及品质检测，检测范围广，实用性强；
本发明装置配置无线网络传输功能，可以将食品品质信息传输至食品监管平台，实现对食品品质的实时监测，有利于食品市场监管。
本发明装置可以采用电池供电，更加便携，适合于不同环境、不同场所的食品品质检测。
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为本发明便携式可见/近红外光谱检测装置的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明的壳体轴测图；
图4本发明屏幕支撑架的轴测图；
图5为本发明底板的轴测图；
图6为电池仓轴测图；
图7为光谱仪固定架轴测图。
其中，1为壳体，1.1为散热孔，1.2为光谱仪接口，1.3为光源接口，1.4为充电接口，2为屏幕支撑架，3为嵌入式平板，4为屏幕转接板，5为电源开关，6为系统开关，7为光源开关，8为电量显示屏，9为底板，10为光源，11为光谱仪固定架，12为光谱仪，13为准直镜，14为电池仓，15为蓄电池，16为微处理器，17为把手。
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。
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
参照图1-7，本发明提供一种便携式可见/近红外光谱检测装置，包括壳体1、底板9、屏幕支撑架2、电池部、检测部以及开关部；
所述壳体1底端与所述底板9固接，所述壳体1顶端固接有所述屏幕支撑架2，所述电池部与所述检测部设置在所述壳体1内，所述开关部设置在所述壳体1顶面内壁上，所述电池部电性连接所述开关部，所述开关部电性连接所述检测部；
所述检测部包括光谱仪12、光源10、准直镜13以及微处理器16，所述光谱仪12设置在所述底板9上，所述光谱仪12左侧设置有所述准直镜13，所述准直镜13上方设置有所述光源10，所述壳体1靠近所述光源10的侧面设置有光源接口1.3，所述光源接口1.3下方设置有光谱仪接口1.2，光谱仪接口1.2、所述准直镜13与所述光谱仪12电性连接，所述光源接口1.3与所述光源10电性连接，所述光源10与所述准直镜13电性连接，所述电池部上方设置有所述微处理器16，所述微处理器16与所述光谱仪12电性连接，所述光谱仪接口1.2处外接有积分球模块、光纤模块以及透射模块；
所述屏幕支撑架2上可拆卸连接有嵌入式平板3，所述嵌入式平板3分别电性连接所述开关部以及微处理器16。
进一步优选方案，所述壳体左侧面开设有两个通孔，所述光谱仪接口1.2、光源接口1.3分别嵌装在两个所述通孔内。
进一步优选方案，所述电池部包括电池仓14和蓄电池15，所述电池仓14固接在所述底板9上，所述蓄电池15处于所述电池仓14内。
进一步优选方案，所述开关部包括有电源开关5、系统开关6和光源开关7，所述屏幕支撑架2上开设有条形孔和三个通孔，所述电源开关5、系统开关6和光源开关7依次可拆卸连接在三个所述通孔内，所述条形孔内插接有电量显示屏8，所述电量显示屏8电性连接所述蓄电池15。
进一步优选方案，所述蓄电池15分别电性连接所述电源开关5、系统开关6和光源开关7，所述电源开关5电性连接所述嵌入式平板3，所述系统开关6电性连接所述光谱仪12和所述微处理器16，所述光源开关7与所述光源10电性连接。
进一步优选方案，所述光谱仪底面固接有光谱仪固定架11，所述光谱仪固定架11固接在所述底板9上。
进一步优选方案，所述壳体1的后侧面开设有散热孔1.1，所述壳体1远离所述光源接口1.3的一侧设置有充电接口1.4。
进一步优选方案，所述光源10为卤素灯，测量范围为360-2400nm，配有集成风扇，以保持光源的凉爽稳定。
进一步优选方案，所述光谱仪12波长范围为345-1032nm，能有效覆盖到可见/近红外光谱区域，所述光谱仪12的信噪比为300：1，光谱分辨率为0.15-0.22nm，扫描光谱信息佳，所述光谱仪12采用线阵硅基检测器，光谱波长范围涵盖了可见和短波近红外光谱波段，价格优惠、检测精度高，可以有效检测食品品质特征；高信噪比提高了光谱数据的稳定性和灵敏性，高分辨率提供了丰富的光谱信息。
进一步优选方案，所述屏幕支撑架2上倾斜设置有屏幕转接板4，所述壳体1两侧面固接有把手17。
本发明一种便携式可见/近红外检测装置的工作原理：
在光谱仪接口1.2处接上积分球或光纤，积分球或光纤的另一端接上光源接口1.3，同时启动电源开关5、系统开关6和光源开关7，可以启动蓄电池15和嵌入式平板3，进而通过蓄电池15给光谱仪12、微处理器16和光源10供电，由于准直镜13与所述光谱仪12通过光纤电性连接，所述光源接口1.3与所述光源10通过光纤电性连接，所述光源10与所述准直镜13通过光纤电性连接，所述电池部上方设置有所述微处理器16，所述微处理器16与所述光谱仪12通过线缆电性连接，嵌入式平板3与微处理器16、蓄电池15通过线缆电性连接，因此，通过将积分球或直接连接至光源接口1.3与光谱仪接口1.2之间，通过积分球或去检测食品，可以实现食品的可见/近红外光在光源10、准直镜13、光谱仪12和积分球或之间形成回路，即将光谱信号，通过准直镜13汇聚后，传至光谱仪12，经微处理器16处理，传输至嵌入式平板3，光谱仪12波长范围为345-1032nm,能有效覆盖到可见/近红外光谱区域；光谱仪12的信噪比为300：1,光谱分辨率为0.15-0.22nm，扫描光谱信息佳，光源10为卤素灯，测量范围在360-2400nm之间，配有集成风扇，可以保持光源10的凉爽稳定。
实施例二
本实施例和实施例一的不同之处在于，本实施例的装置中配置了无线网络传输功能，根据开发的软件系统，实现光谱数据采集、光谱数据传输及食品品质检测结果反馈，光谱数据和检测结果通过无线功能传输到云端，企业和监管机构在监管平台可以对食品品质进行实时监测。另外，本实施例中在光源10与光谱仪12之间连接有透射部件，并在光源10与透射部件之间增加光强衰减器，更有利于检测的精度。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种便携式可见/近红外光谱检测装置，其特征在于：包括壳体(1)、底板(9)、屏幕支撑架(2)、电池部、检测部以及开关部；
所述壳体(1)底端与所述底板(9)固接，所述壳体(1)顶端固接有所述屏幕支撑架(2)，所述电池部与所述检测部设置在所述壳体(1)内，所述开关部设置在所述壳体(1)顶面内壁上，所述电池部电性连接所述开关部，所述开关部电性连接所述检测部；
所述检测部包括光谱仪(12)、光源(10)、准直镜(13)以及微处理器(16)，所述光谱仪(12)设置在所述底板(9)上，所述光谱仪(12)左侧设置有所述准直镜(13)，所述准直镜(13)上方设置有所述光源(10)，所述壳体(1)靠近所述光源(10)的侧面设置有光源接口(1.3)，所述光源接口(1.3)下方设置有光谱仪接口(1.2)，所述光谱仪接口(1.2)、所述准直镜(13)与所述光谱仪(12)电性连接，所述光源接口(1.3)与所述光源(10)电性连接，所述光源(10)与所述准直镜(13)电性连接，所述电池部上方设置有所述微处理器(16)，所述微处理器(16)与所述光谱仪(12)电性连接，所述光谱仪接口(1.2)处外接有积分球模块、光纤模块以及透射模块；
所述屏幕支撑架(2)上可拆卸连接有嵌入式平板(3)，所述嵌入式平板(3)分别电性连接所述开关部以及微处理器(16)。
2.根据权利要求1所述的一种便携式可见/近红外光谱检测装置，其特征在于：所述壳体左侧面开设有两个通孔，所述光谱仪接口(1.2)、光源接口(1.3)分别嵌装在两个所述通孔内。
3.根据权利要求1所述的一种便携式可见/近红外光谱检测装置，其特征在于：所述电池部包括电池仓(14)和蓄电池(15)，所述电池仓(14)固接在所述底板(9)上，所述蓄电池(15)处于所述电池仓(14)内。
4.根据权利要求3所述的一种便携式可见/近红外光谱检测装置，其特征在于：所述开关部包括有电源开关(5)、系统开关(6)和光源开关(7)，所述屏幕支撑架(2)上开设有条形孔和三个通孔，所述电源开关(5)、系统开关(6)和光源开关(7)依次可拆卸连接在三个所述通孔内，所述条形孔内插接有电量显示屏(8)，所述电量显示屏(8)电性连接所述蓄电池(15)。
5.根据权利要求4所述的一种便携式可见/近红外光谱检测装置，其特征在于：所述蓄电池(15)分别电性连接所述电源开关(5)、系统开关(6)和光源开关(7)，所述电源开关(5)电性连接所述嵌入式平板(3)，所述系统开关(6)电性连接所述光谱仪(12)和所述微处理器(16)，所述光源开关(7)电性连接所述光源(10)。
6.根据权利要求1所述的一种便携式可见/近红外光谱检测装置，其特征在于：所述光谱仪(12)底面固接有光谱仪固定架(11)，所述光谱仪固定架(11)固接在所述底板(9)上。
7.根据权利要求1所述的一种便携式可见/近红外光谱检测装置，其特征在于：所述壳体(1)的后侧面开设有散热孔(1.1)，所述壳体(1)远离所述光源接口(1.3)的一侧设置有充电接口(1.4)。
8.根据权利要求1所述的一种便携式可见/近红外光谱检测装置，其特征在于：所述光源(10)为卤素灯，测量范围为360-2400nm。
9.根据权利要求1所述的一种便携式可见/近红外光谱检测装置，其特征在于：所述光谱仪(12)波长范围为345-1032nm，所述光谱仪(12)的信噪比为300：1，光谱分辨率为0.15-0.22nm。
10.根据权利要求1所述的一种便携式可见/近红外光谱检测装置，其特征在于：所述屏幕支撑架(2)上倾斜设置有屏幕转接板(4)，所述壳体(1)两侧面固接有把手(17)。
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