CN112903589A - 一种基于拉曼光谱的苹果糖分检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于拉曼光谱的苹果糖分检测设备，具体涉及苹果糖分检测技术领域，包括支撑架，所述支撑架右部安装有定量输送组件，所述支撑架左部安装有拉曼光谱分检组件。本发明通过定量输送组件的设置，使大批苹果内的每个单一苹果均可经过检测，可帮助大量水果快速检测，对品质进行分级，有利于帮助市场合理定价，便于售卖，防止了资源浪费，使种植到售卖的各级人员都能得到应得的经济收益，实用性强，通过拉曼光谱分检组件的设置，使光谱仪的散射光频与激光器的散射光频在待测苹果内发生垂直交汇，产生光频率差，可鉴别苹果中的糖分含量，无损检测，检测成本低，效率高，结果准确且完整。
Description
技术领域
本发明涉及苹果糖分检测技术领域，具体涉及一种基于拉曼光谱的苹果糖分检测设备。
背景技术
随着人们生活质量的提高，消费者在选购水果时除了注重大小颜色外观形状等外部品质之外，对于内部品质如口感、糖分含量、酸度和维生素含量等也是极为看重的指标。
现有国内外学者根据市场需求利用以下6种方法对苹果内糖分进行了检测：
1.近红外光谱法：由于受红外仪器本身的灵敏度限制，导致它的适应性差，应用范围还不够广泛，苹果中有许多物质本身不发荧光，要加入某种试剂才能达到荧光分析的目的，检测周期长，检测结果不完整；
2.色谱法：高效液相色谱法由于具有很高的检测精度成为了目前应用最多的色谱分析方法。但是该放法需要较长时间的样品前处理，且专业性强，传统的液体萃取(LLE)技术使用了大量有毒溶剂，检测需要对苹果进行液体取样，不能保证苹果的无损性，对环境和操作人员的身体健康也会造成威胁；
3.质谱法：质谱分析技术偏差小、响应快、精度高、维修问题少，但其对混合物的分析是不理想的，故多与色谱方法联用，影响检测样品的后续销售和食用，不适用于苹果的检测；
4.免疫分析法：免疫分析法克服了传统色谱法费时费力操作流程的缺点，即适合于实验室检测，又可用于现场筛选，具有分析速度快，经济，简便，又能同时分析大样本的特点，但定性粗糙，准确度低，对糖分的适用范围也很狭窄；
5.酶抑制法：酶抑制法的优点是操作简便、速度快，不需昂贵的仪器。但是灵敏度低，重复性、回收性还有待提高，不能定性和定量；
6.生物传感器法：生物传感器是一类特殊的化学传感器，它是以生物活性单元(如酶、抗体、核酸、细胞等)作为生物敏感单元，对待测目标物具有高度选择性的检测器。它通过各种物理、化学型信号转换器捕捉目标物与敏感基元之间的反应，然后将反应的程度用离散或连续的信号表达出来，从而得出被测物的浓度。生物传感器法不需要对样品进行前处理，灵敏度高，但是由于酶电机难以重复使用，成本较高，实用性低；
结果显示目前的检测方式多为针对单个苹果进行检测，不能快速的检测一批苹果的糖分，难以保证苹果的无损性，成本高，难以快速对品质优劣的苹果进行分级，不适用于苹果糖分的检测，不能帮助市场定价，使优劣苹果一起售卖，优质苹果果农难以获得相对应的报酬，劣质苹果被冠以较高的价格，难以售出，常常被挑选剩下，造成资源浪费和苹果售卖链的经济损失，实用性差。
发明内容
为此，本发明要解决的技术问题是提供一种基于拉曼光谱的苹果糖分检测设备。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于拉曼光谱的苹果糖分检测设备，包括支撑架，所述支撑架右部安装有定量输送组件，所述支撑架左部安装有拉曼光谱分检组件；
所述定量输送组件包括主动轴，所述主动轴上端外壁固定套接有主动盘，所述主动轴中部外壁固定套接有摇臂，所述摇臂前端上表面固定连接有拨销，所述支撑架右部内转动连接有从动轴，所述从动轴下部外壁固定套接有槽轮，所述从动轴上端外壁固定套接有限位盘，所述限位盘内等距开设有六个限位槽，所述支撑架右部间固定连接有安装架，所述安装架左端开设有检测口，所述安装架右后部固定连接有半圆传送管；
所述拉曼光谱分检组件包括激光器，所述支撑架左上部固定连接有反射板，所述支撑架左下部内外分别固定连接有两块聚光镜面、光谱仪、探测器和显示器。
进一步地，所述主动轴转动连接在支撑架右部内。
进一步地，所述槽轮内等距开设有六个与拨销滑动连接的滑槽。
进一步地，所述限位盘转动连接在安装架左部内，所述安装架右下部内安装有输送带。
进一步地，所述半圆传送管右壁间等距安装有六个伸缩弧带。
进一步地，所述激光器固定安装在支撑架左上部。
进一步地，所述激光器发出光源最强为980nm100mW近红外点状激光。
进一步地，所述激光器、光谱仪、探测器和显示器通过导线固定电性连接。
进一步地，所述光谱仪发射光线经两块聚光镜面聚焦射入检测口中部。
进一步地，所述激光器发出光源的光路经反射板折射与光谱仪发射光路聚焦于一点，且两光路折射端相互垂直。
本发明具有如下优点：1、本发明通过定量输送组件的设置，与现有技术相比，可将大批苹果放入半圆传送管内，碰到直径较大的苹果时伸缩弧带受撑延伸，外径变大，苹果可下滑落进限位槽内，利用利用电机或马达等外部转动动力源带动主动轴顺时针转动，主动轴带动主动盘和摇臂每转动一周，拨销与一个滑槽滑动连接一次，带动槽轮逆时针转动六分之一圈，在从动轴的连接作用下，限位盘带动装有苹果的限位槽转动六分之一圈，重复操作，则六个限位槽均可循环经过检测口，使其内苹果均可经过检测，判定糖分含量和质量优劣后经安装架右下部内输送带可分类输送到下一工序，可帮助大量水果快速检测，对品质进行分级，有利于帮助市场合理定价，便于售卖，防止了资源浪费，使种植到售卖的各级人员都能得到应得的经济收益，实用性强；
2、本发明通过拉曼光谱分检组件的设置，与现有技术相比，使光谱仪的散射光频与激光器的散射光频在待测苹果内发生垂直交汇，产生光频率差，即拉曼频移，探测器对拉曼频移进行观察、记录，后将记录数据经导线导入显示器内的拉曼光谱数据库，根据拉曼光谱的横坐标在拉曼光谱数据库中快速搜索，找到与苹果糖分相匹配的光谱数据，后由显示器迅速成像，即可直观了解到苹果内的各物质分部含量，便于鉴别苹果中的糖分含量，使用拉曼光谱分检组件进行苹果糖分的无损检测完全可行，可以作为苹果筛选和分级的重要检验手段，有助于在现有的实验条件下，尽可能地减少误差，使测量结果尽可能地反映真实值，并且可建立在不用温度条件下的定标模型，适用性强，可对输送加工条件下的苹果进行无损检测，有助于苹果在采后商品化批量处理过程中将向智能化流水线精选分级、包装阶段发展，不需要借助任何试剂和化学粉剂，检测成本低，效率高，结果准确且完整。
附图说明
图1为本发明整体结构立体图；
图2为本发明主动盘与槽轮配合结构立体图；
图3为本发明伸缩弧带与半圆传送管配合结构立体图；
图4为本发明限位盘与安装架配合结构立体图；
图5为本发明拉曼光谱分检组件结构立体图。
图中：1、支撑架；2、主动轴；3、主动盘；4、摇臂；5、拨销；6、从动轴；7、槽轮；8、滑槽；9、限位盘；10、限位槽；11、安装架；12、检测口；13、伸缩弧带；14、半圆传送管；15、激光器；16、反射板；17、光谱仪；18、聚光镜面；19、探测器；20、显示器；21、导线；22、定量输送组件；23、拉曼光谱分检组件。
具体实施方式
参照说明书附图1-4，该实施例的一种基于拉曼光谱的苹果糖分检测设备，包括支撑架1，所述支撑架1右部安装有定量输送组件22，所述支撑架1左部安装有拉曼光谱分检组件23；
所述定量输送组件22包括主动轴2，所述主动轴2上端外壁固定套接有主动盘3，所述主动轴2中部外壁固定套接有摇臂4，所述摇臂4前端上表面固定连接有拨销5，所述支撑架1右部内转动连接有从动轴6，所述从动轴6下部外壁固定套接有槽轮7，所述从动轴6上端外壁固定套接有限位盘9，所述限位盘9内等距开设有六个限位槽10，所述支撑架1右部间固定连接有安装架11，所述安装架11左端开设有检测口12，所述安装架11右后部固定连接有半圆传送管14。
所述主动轴2转动连接在支撑架1右部内，支撑架1为主动轴2提供了转动基点。
所述槽轮7内等距开设有六个与拨销5滑动连接的滑槽8，使主动轴2带动主动盘3和摇臂4每顺时针转动一周，拨销5就与一个滑槽8滑动连接一次，带动槽轮7逆时针转动六分之一圈。
所述限位盘9转动连接在安装架11左部内，所述安装架11右下部内安装有输送带，限位槽10与安装架11左部内壁形成的间隙能对苹果进行限位。
所述半圆传送管14右壁间等距安装有六个伸缩弧带13，使直径不同大小的苹果，均可受重力作用经半圆传送管14和伸缩弧带13传送，向下落入限位槽10内。
实施场景具体为：可将大批苹果放入半圆传送管14内，碰到直径较大的苹果时伸缩弧带13受撑延伸，外径变大，苹果可下滑落进限位槽10内，利用利用电机或马达等外部转动动力源带动主动轴2顺时针转动，主动轴2带动主动盘3和摇臂4每转动一周，拨销5与一个滑槽8滑动连接一次，带动槽轮7逆时针转动六分之一圈，在从动轴6的连接作用下，限位盘9带动装有苹果的限位槽10转动六分之一圈，重复操作，则六个限位槽10均可循环经过检测口12，使其内苹果均可经过检测，判定糖分含量和质量优劣后经安装架11右下部内输送带可分类输送到下一工序，可帮助大量水果快速检测，对品质进行分级，有利于帮助市场合理定价，便于售卖，防止了资源浪费，使种植到售卖的各级人员都能得到应得的经济收益，实用性强，该实施方式具体解决了现有技术中检测方式多为针对单个苹果进行检测，不能快速的检测一批苹果的糖分，难以快速对品质优劣的苹果进行分级，不能帮助市场定价，使优劣苹果一起售卖，优质苹果果农难以获得相对应的报酬，劣质苹果被冠以较高的价格，难以售出，常常被挑选剩下，造成资源浪费和苹果售卖链的经济损失，实用性差的问题。
参照说明书附图5，该实施例的一种基于拉曼光谱的苹果糖分检测设备，所述拉曼光谱分检组件23包括激光器15，所述支撑架1左上部固定连接有反射板16，所述支撑架1左下部内外分别固定连接有两块聚光镜面18、光谱仪17、探测器19和显示器20。
所述激光器15固定安装在支撑架1左上部，使其光线受反射板16折射适当减弱，安全性高，避免了激光器15光线直射损害苹果的表皮。
所述激光器15发出光源最强为980nm100mW近红外点状激光，使发出光源完全适用于苹果的无损检测，保证了检测结果的准确性。
所述激光器15、光谱仪17、探测器19和显示器20通过导线21固定电性连接，便于控制激光器15和光谱仪17的光线发射频率和探测器19与显示器20的工作频率。
所述光谱仪17发射光线经两块聚光镜面18聚焦射入检测口12中部，便于对经过检测口12的限位槽10内苹果进行检测。
所述激光器15发出光源的光路经反射板16折射与光谱仪17发射光路聚焦于一点，且两光路折射端相互垂直，便于两光路产生光频率差，检测苹果内糖分。
实施场景具体为：使光谱仪17的散射光频与激光器15的散射光频在待测苹果内发生垂直交汇，产生光频率差，即拉曼频移，探测器19对拉曼频移进行观察、记录，后将记录数据经导线21导入显示器20内的拉曼光谱数据库，根据拉曼光谱的横坐标在拉曼光谱数据库中快速搜索，找到与苹果糖分相匹配的光谱数据，后由显示器20迅速成像，即可直观了解到苹果内的各物质分部含量，便于鉴别苹果中的糖分含量；
利用本实施例检测方法和生物传感器法分别对6个苹果的糖分进行检测，取平均值，得到以下数据：
由上表可知，用拉曼光谱分检组件23进行苹果糖分的无损检测是完全可行的，可以作为苹果筛选和分级的重要检验手段，有助于在现有的实验条件下，尽可能地减少误差，使测量结果尽可能地反映真实值，并且可建立在不用温度条件下的定标模型，适用性强，可对输送加工条件下的苹果进行无损检测，有助于苹果在采后商品化批量处理过程中将向智能化流水线精选分级、包装阶段发展，不需要借助任何试剂和化学粉剂，检测成本低，效率高，结果准确且完整，该实施方式具体解决了现有技术中红外仪器本身灵敏度差，导致它的适应性差，应用范围不够广泛，苹果中有许多物质本身不发荧光，要加入某种试剂才能达到荧光分析的目的，检测周期长，检测结果不完整的问题。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种基于拉曼光谱的苹果糖分检测设备，包括支撑架(1)，其特征在于：所述支撑架(1)右部安装有定量输送组件(22)，所述支撑架(1)左部安装有拉曼光谱分检组件(23)；
所述定量输送组件(22)包括主动轴(2)，所述主动轴(2)上端外壁固定套接有主动盘(3)，所述主动轴(2)中部外壁固定套接有摇臂(4)，所述摇臂(4)前端上表面固定连接有拨销(5)，所述支撑架(1)右部内转动连接有从动轴(6)，所述从动轴(6)下部外壁固定套接有槽轮(7)，所述从动轴(6)上端外壁固定套接有限位盘(9)，所述限位盘(9)内等距开设有六个限位槽(10)，所述支撑架(1)右部间固定连接有安装架(11)，所述安装架(11)左端开设有检测口(12)，所述安装架(11)右后部固定连接有半圆传送管(14)；
所述拉曼光谱分检组件(23)包括激光器(15)，所述支撑架(1)左上部固定连接有反射板(16)，所述支撑架(1)左下部内外分别固定连接有两块聚光镜面(18)、光谱仪(17)、探测器(19)和显示器(20)。
2.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的苹果糖分检测设备，其特征在于：所述主动轴(2)转动连接在支撑架(1)右部内。
3.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的苹果糖分检测设备，其特征在于：所述槽轮(7)内等距开设有六个与拨销(5)滑动连接的滑槽(8)。
4.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的苹果糖分检测设备，其特征在于：所述限位盘(9)转动连接在安装架(11)左部内，所述安装架(11)右下部内安装有输送带。
5.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的苹果糖分检测设备，其特征在于：所述半圆传送管(14)右壁间等距安装有六个伸缩弧带(13)。
6.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的苹果糖分检测设备，其特征在于：所述激光器(15)固定安装在支撑架(1)左上部。
7.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的苹果糖分检测设备，其特征在于：所述激光器(15)发出光源最强为980nm100mW近红外点状激光。
8.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的苹果糖分检测设备，其特征在于：所述激光器(15)、光谱仪(17)、探测器(19)和显示器(20)通过导线(21)固定电性连接。
9.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的苹果糖分检测设备，其特征在于：所述光谱仪(17)发射光线经两块聚光镜面(18)聚焦射入检测口(12)中部。
10.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的苹果糖分检测设备，其特征在于：所述激光器(15)发出光源的光路经反射板(16)折射与光谱仪(17)发射光路聚焦于一点，且两光路折射端相互垂直。
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