CN204613149U - 一种基于电子舌的大米品质检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于电子舌的大米品质检测装置，其特征在于包括电子舌激励采集模块、电子舌分析识别模块和显示模块；所述的电子舌激励采集模块包括多传感器阵列单元、激励电势信号产生单元、信号调理单元和电流响应信号采集单元；所述电子舌分析识别模块包括大米样品区分识别单元和大米评价指标含量检测单元。本实用新型有效地对大米进行品种区分和评价指标含量定量检测，具有传感器阵列灵活选择、激励信号智能调节、检测方便快捷等特点。

Description

一种基于电子舌的大米品质检测装置

技术领域

本实用新型涉及大米品种区分与品质检测领域，尤其应用于大米品种区分识别。

背景技术

我国是目前世界上稻米的生产大国与消费大国，水稻是中国三大粮食作物之一，同时大米又是中国居民的第一大主食。在我国，有一亿多农民从事水稻种植，大米行业是农业产业化的重要支柱之一，是农民增收的一个重要来源，同时是重要的外贸出口产品。然而，大米品质检测问题已经成为制约我国的大米生产和出口的瓶颈，同时，随着计算机性能的不断提高和图像处理算法的不断发展，利用机器视觉技术进行大米外观品质的检测已成为大米加工行业未来的发展方向；另一方面，外观漂亮，口感好的大米是人们衡量大米综合品质的方法，通常，人类通过口舌和自身味觉，来分辨大米的内在好坏，这种办法存在很大的随意性和主观性，如何给大米定等级及对不同品种大米进行科学、有效、简便的检测与评价是近年来稻米研究的热点。

目前传统的内在检测方法主要有感官评价以及蒸煮评价，这些方法受人为主观因素影响大，而且，随意性、偶发性误差对评价结果影响较大等等问题。

发明内容

本实用新型为了实现上述的检测方法，提供一种基于电子舌的大米品质检测装置：

一种基于电子舌的大米品质检测装置，包括电子舌激励采集模块、电子舌分析识别模块、和显示模块；所述的电子舌激励采集模块包括多传感器阵列单元、激励电势信号产生单元、信号调理单元和电流响应信号采集单元；所述电子舌分析识别模块包括大米样品区分识别单元和大米评价指标含量检测单元。

优选的，多传感器阵列单元为三电极结构：工作电极、参比电极和辅助电极。

优选的，工作电极为铂、金、银、钯、钛、钨盘电极的一种或几种组合。

优选的，参比电极为Ag/AgCl电极。

优选的，辅助电极为铂柱电极。

优选的，信号调理单元包括恒电位电路、电流电压转换电路、信号放大电路、信号滤波电路。

本实用新型技术方案实现的有益效果：

本实用新型公开了一种基于电子舌的大米品质检测装置，所述的电子舌为一种伏安型电子舌系统，其基本原理是将多传感器阵列置于待测溶液中，在工作电极上加入激励电势，通过检测不同待测溶液产生氧化还原反应的电流大小的不同来定性或定量分析样品的特性。该检测装置包括：电子舌激励采集模块、电子舌分析识别模块和显示模块，其中，电子舌激励采集模块用于采集大米溶液电流响应信号。电子舌激励采集模块进一步包括：多传感器阵列单元、激励电势信号产生单元、信号调理单元和电流响应信号采集单元。其中，多传感器阵列单元用于感知待测液体样品的整体特征；激励电势信号产生单元负责产生待测溶液所需的循环伏安扫描电势；信号调理单元包括恒电位电路、电流电压转换电路、信号放大电路、信号滤波电路；电流响应信号采集单元负责采集待测溶液电子舌响应的电压信号。电子舌分析识别模块用于识别不同品种的大米和检测大米品质评价指标含量；不同品种的大米区分识别单元采用多种数据分析方法定性区分识别不同品质的大米样本；大米品质评价指标含量检测单元用于建立所述电子舌响应电流信号与评价指标含量的预测模型，采用所建立的预测模型计算得到所述响应电流信号对应的评价指标含量。显示模块用于显示分析结果。

附图说明

图1是本实用新型一种基于电子舌的大米品质检测装置的结构示意图；

图2是本实用新型一种基于电子舌的大米品质检测装置的具体实施结构；

图3是本实用新型一种基于电子舌的大米品质检测装置中的电子舌激励采集模块结构关系图；

图4是本实用新型一种基于电子舌的大米品质检测装置的信号调理电路图；

图5是本实用新型一种基于电子舌的大米品质检测装置的恒电位电路图；

图6是本实用新型一种基于电子舌的大米品质检测装置的信号滤波电路图；

图7是本实用新型一种基于电子舌的大米品质检测装置的信号放大电路图。

具体实施方式

以下详细描述本发明的技术方案。

本发明的样品溶液制备过程为：从四种大米中分别量取50g大米，将量取的大米依次放入粉碎机中粉碎(每次粉碎完一个品种都要进行清扫，以防影响下一品种测试结果)，将粉碎的大米依次放入研钵中进行深次细化；从细化后的四种米粉中分别量取20g，按对应编号放入烧杯中，再量取四份100ml的蒸馏水溶液，将米粉与蒸馏水混合，搅拌一分钟，将混合溶液用漏斗过滤，每种样品取80ml滤清液进行待检。将80ml待检溶液分别放入120ml电子舌专用烧杯中按照样品表格分类做好标记，同样，将80ml蒸馏水也放入电子舌专用烧杯中作为洗液；按照待检液——洗液——待检液这种交替顺序放入电子舌进样器；然后，在软件中设定每个样品重复检测10次，单次每个样品的采集时间为120s，清洗时间为10s；每做完一组就要换一次洗液。

请参阅图1，一种基于电子舌的大米品质检测装置，包括待测大米溶液2，多传感器阵列单元1置于待测大米溶液中，感知待测液体样品的整体特征，多传感器阵列单元1连接电路板3，NI PXI6251机箱4连接多传感器阵列单元1，NI PXI6251机箱4基于LabVIEW8.6虚拟仪器平台开发的激励电势产生、数据采集、传感器优化、分析处理和显示，显示器5连接NI PXI6251机箱4，检测结果，就可以在显示屏上显示出来。

请参阅图2，该装置包括电子舌激励采集模块6、电子舌分析识别模块7和显示模块8。电子舌激励采集模块6进一步包括：多传感器阵列单元61、激励电势信号产生单元62、信号调理单元63和电流响应信号采集单元64。其中，多传感器阵列单元61用于感知待测大米溶液的整体特征；激励电势信号产生单元62用于产生待测大米溶液所需的循环伏安扫描电势；信号调理单元63用于对响应电流信号进行处理，转换成合适的电压信号；电流响应信号采集单元64负责采集待测大米溶液电子舌响应的电压信号。

多传感器阵列单元61为三电极结构：工作电极、参比电极和辅助电极。工作电极为φ2mm铂、金、银、钯、钛、钨盘电极的一种或几种组合，参比电极为φ6mm Ag/AgCl电极，辅助电极为1×5mm铂柱电极。各工作电极圆周均匀分布，辅助电极与各工作电极等距离。

多传感器阵列的工作模式有以下几种：

循环伏安扫描电势下单工作电极工作；

循环伏安扫描电势下多工作电极选择性工作。

循环伏安扫描电势基本波形为等腰三角形，一个测试周期内扫描电压范围为-2-2V，扫描速率可调，变化范围50mV/s-500mV/s。

电子舌分析识别模块7进一步包括：大米样品区分识别单元71和大米评价指标含量检测单元72。不同品种的大米样品区分识别单元采用多种数据分析方法定性区分识别不同品种的大米样本；大米评价指标含量检测单元用于建立所述电子舌响应电流信号与评价指标含量的预测模型，采用所建立的预测模型计算得到所述响应电流信号对应的评价指标含量。

请参阅图1和图3、图4、图5、图6和图7，图3是本发明提供的一种电子舌激励采集模块结构关系图；基于LabVIEW虚拟仪器平台产生激励电势，经NI PXI机箱4数据接口施加于多传感器阵列单元61，多传感器阵列单元61输出的响应电流信号经信号调理单元63调理后送入基于LabVIEW虚拟仪器平台实现的电流响应信号采集单元64。

信号调理单元63包括恒电位电路631、电流电压转换电路632、信号放大电路633、信号滤波电路634等硬件电路；恒电位电路631主要由集成运算放大器组成，为多传感器阵列单元61提供参考电位，多传感器阵列单元61输出的电流响应信号经电流电压转换电路632、信号放大电路633、信号滤波电路634等硬件电路，送入电流响应信号采集单元64，完成电流响应信号采集工作。

Claims (6)

1.一种基于电子舌的大米品质检测装置，其特征在于包括电子舌激励采集模块、电子舌分析识别模块和显示模块；所述的电子舌激励采集模块包括多传感器阵列单元、激励电势信号产生单元、信号调理单元和电流响应信号采集单元；所述电子舌分析识别模块包括大米样品区分识别单元和大米评价指标含量检测单元。

2.根据权利要求1所述的一种基于电子舌的大米品质检测装置，其特征在于所述多传感器阵列单元为三电极结构：工作电极、参比电极和辅助电极。

3.根据权利要求2所述的一种基于电子舌的大米品质检测装置，其特征在于所述的工作电极为铂、金、银、钯、钛、钨盘电极的一种或几种组合。

4.根据权利要求2所述的一种基于电子舌的大米品质检测装置，其特征在于所述的参比电极为Ag/AgCl电极。

5.根据权利要求2所述的一种基于电子舌的大米品质检测装置，其特征在于所述的辅助电极为铂柱电极。

6.根据权利要求1所述的一种基于电子舌的大米品质检测装置，其特征在于所述的信号调理单元包括恒电位电路、电流电压转换电路、信号放大电路、信号滤波电路。