CN220271162U - 一种智能集成式小麦脂肪酸检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能集成式小麦脂肪酸检测装置，包括控制检测模块，其特征在于：还包括光源模块和外壳，光源模块安装在外壳的一侧，控制检测模块安装在外壳的另一侧，光源模块与控制检测模块之间设有光路传输模块，光路传输模块安装在外壳内，外壳上插接有位于光路传输模块上的样品容纳器，光源模块射出的激光穿过光路传输模块和样品容纳器射入控制检测模块，并通过控制检测模块测量样品容纳器内样品数据。本实用新型的光源模块、样品容纳器、光路传输模块和控制检测模块均设置在外壳内，结构紧凑，体积小、方便携带。样品容纳器设置在光路传输模块上，即插即测，效率更高，且需要的样本量更少，更具有经济性。

Description

一种智能集成式小麦脂肪酸检测装置

技术领域

本实用新型涉及小麦检测技术领域，特别是指一种智能集成式小麦脂肪酸检测装置。

背景技术

在谷物贮藏过程中，其脂质会产生的甘油和脂肪酸。小麦在储藏的过程中，其脂肪酸值会随着储藏时间的延长而增大。然而脂肪酸值的增加对小麦的食用口感影响较大，会导致其产生酸味和苦味。因此，小麦储藏过程中脂肪酸值的检测对小麦的安全储藏具有重要指导意义。

传统化学滴定法、乙醇提取检测脂肪酸的步骤复杂，难以实现在线检测以及效率较低。中国专利（CN201822205093.8）描述了一种小麦脂肪酸测定仪，该装置需要通过一定化学药剂对小麦进行滴定反应并采用多块棱镜折射的方式接收目标光，自动化程度不高且对目标光的损失较大会造成检测结果下降的问题。中国专利（CN202021626368.6）描述了一种全自动脂肪酸值滴定仪，对样品进行预处理后检测。然而，该装置体积较大、成本高以及样本量大。中国专利（CN202122305005.3）描述了一种粮食脂肪酸值含量检测用滴定装置，采用化学滴定的方式对粮食脂肪酸进行检测。其操作比较复杂，检测效率低且装置便携程度不高。中国专利（201920518244.7）设计了一种用于检测粮食脂肪酸值的专用离心机，该装置由底座、内桶体、恒温组件、外包壳体、过滤组件等多种器件组成。然而，由于离心机的设计原理和操作方式，测量结果易受到外部因素的影响，温度变化、离心力的不均匀分布等导致测量精度偏低。中国专利（201820561796.1）提出了一种全自动脂肪酸值检测系统，该系统由滴定前处理部、定量加液部、滴定分析部和转移装置组成，可以有效实现对脂肪酸的检测。然而，该系统结构复杂、成本较高以及不易维护等缺点。文献（Infrared Physics andTechnology 109 (2020) 103423）采用近红外光谱技术研制了一种小麦粉脂肪酸含量的检测系统。其采用自制的便携式近红外光谱系统采集小麦粉在899.22nm-1724nm范围内的光谱信息。该系统的光源为卤钨灯，其光谱信号通过光纤传递。将得到的光谱信号进行预处理后，在计算机上建立检测模型。然而，该系统所采用的卤钨灯工作温度高，对检测精度有一定的影响，同时需要外设上位机处理数据，整体携带性较差。

因此，开发新的方法实现粮食中脂肪酸值的快速检测，对于保证产品质量安全、粮库企业的质量控制以及质检部门的防伪工作都具有重要意义。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种智能集成式小麦脂肪酸检测装置，解决了现有技术中粮食检测器装置体积大、质量重，以及化学滴定法检测耗时、耗力且不具有实时性的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种智能集成式小麦脂肪酸检测装置，包括控制检测模块，还包括光源模块和外壳，光源模块安装在外壳的一侧，控制检测模块安装在外壳的另一侧，光源模块与控制检测模块之间设有光路传输模块，光路传输模块安装在外壳内，外壳上插接有位于光路传输模块上的样品容纳器，光源模块射出的激光穿过光路传输模块和样品容纳器射入控制检测模块，并通过控制检测模块测量样品容纳器内样品数据。

进一步的，所述光路传输模块包括第一准直光路和第二准直光路，第一准直光路安装在样品容纳器靠近光源模块的一侧，第二准直光路安装在样品容纳器靠近控制检测模块的一侧。

进一步的，所述第一准直光路包括准直透镜一和聚光器，聚光器的一端与准直透镜一螺纹连接，聚光器的另一端与光源组件卡接配合。

进一步的，所述第二准直光路包括准直透镜二和收集器，准直透镜二和收集器之间还设置有聚光透镜，聚光透镜安装在支撑板上，支撑板卡接在外壳内，支撑板的一侧与准直透镜二螺纹连接，支撑板的另一侧与收集器相配合，收集器安装在控制检测装置上。

进一步的，所述样品容纳器包括样品容纳器壳体，样品容纳器壳体的上部设有箱盖，容纳器的两侧安装有与光路传输模块相对应的无尘玻璃。支撑板与样品容纳器壳体的两侧均设有梯形滑块，梯形滑块与设置在外壳内的轨道槽滑动配合；准直透镜一和准直透镜二上均设有凸透镜。

进一步的，所述光源模块包括LD激光二极管，LD激光二极管出光端安装在聚光器上，LD激光二极管的引脚安装在外壳内的基座上。外壳内设有与LD激光二极管配合的散热风扇，散热风扇安装在基座的另一侧。

进一步的，所述外壳包括壳体和上端盖，上端盖与壳体卡接配合，壳体上设有与散热风扇配合的散热孔。上端盖包括端盖一和端盖二，端盖一安装在壳体上控制检测模块的一侧，端盖二安装壳体上在靠近光源模块的一侧，样品容纳器位于端盖一与端盖二之间。

本实用新型的有益效果为：1.本实用新型的光源模块、样品容纳器、光路传输模块和控制检测模块均设置在外壳内，结构紧凑，体积小、方便携带。样品容纳器设置在光路传输模块上，即插即测，效率更高，且需要的样本量更少，更具有经济性。

2.相较与其他近红外检测装置，该装置采用直线化设计，光源、准直透镜、被测物、凸透镜、聚焦透镜以及光电二极管都在同一条直线上，大幅降低了光信号的损失。采用分段准直的方式，其中第一段准直，设置于聚光器的后部，用螺纹连接准直透镜，以准直从聚光器发散出来的少量光线；第二段准直，设置于样品容纳器的后部，准直透镜经过螺纹连接在聚焦透镜的支撑板上，用来准直从样品容纳器透射出来的光线。分段准直的方式可以使光谱信号的损失降低到最小，减少数据的损失。

3.样品容纳器壳体与壳体卡接配合，样品容纳器壳体上设置箱盖，方便事先将想要检测的样品装进盒子，即插即测，效率更高。

4.光源模块采用LD激光二极管，优点有LD激光二极管具有小巧的尺寸、低功耗、高效率、快速调制、宽波长范围、长寿命和低成本等优点。使得LD激光二极管能使本实用新型移动设备和电池供电应用具有较强的续航能力，大大缩小装置的体积，能够节省能源。另外，快速的响应速度和宽波长范围使得LD激光二极管能够实现高速调制，并覆盖了可见光到红外光的大部分波长范围。

5.集成式主板运用微型集成技术，使装置具有式等特点，且精度能基本满足个体农户需求。集成式主板配备有蓝牙模块，能够与手机APP互联，能够对数据进行实时上传以及云端对数据进行分析，并给予相应的建议，具有智能化功能，方便人们使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的外部结构示意图；

图2为本实用新型的内部结构示意图；

图3为光路传输模块的爆炸图；

图4为本实用新型的剖视图。

其中，1为壳体，2为显示屏，3为端盖一，4为端盖二，5为LD激光二极管，6为准直透镜一，7为聚光器，8为无尘玻璃，9为样品容纳器壳体，10为准直透镜二，11为散热风扇，12为聚焦透镜，13为收集器，14为集成式主板，15为凸透镜，16为样品容纳器上端盖，17为支撑板，18为滤光片。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1~图4所示，实施例1，一种智能集成式小麦脂肪酸检测装置，包括控制检测模块，还包括光源模块和外壳，光源模块安装在外壳的一侧，控制检测模块安装在外壳的另一侧，光源模块与控制检测模块之间设有光路传输模块，光路传输模块安装在外壳内，外壳上插接有位于光路传输模块上的样品容纳器，光源模块射出的激光穿过光路传输模块和样品容纳器射入控制检测模块，并通过控制检测模块测量样品容纳器内样品数据。本装置能够解决传统近红外检测小麦装置成本高，且设备通常较为精密，成本较高，因此在购买和维护方面需要投入较大的资金，对于一些资源有限的农民和农业企业来说可能不太实际的问题。本装置主板运用微型集成技术，使装置具有体积小、便携式等特点，且精度能基本满足个体农户需求。相较与其他近红外检测装置，该装置采用直线化设计，光源、准直透镜、被测物、凸透镜15、聚焦透镜12以及光电二极管都在同一条直线上，大幅降低了光信号的损失。

在本实施例中，光路传输模块包括所述光路传输模块包括第一准直光路和第二准直光路，第一准直光路安装在样品容纳器靠近光源模块的一侧，第二准直光路安装在样品容纳器靠近控制检测模块的一侧。所述第一准直光路包括准直透镜一6和聚光器7，聚光器7的一端与准直透镜一6螺纹连接，聚光器7的另一端与光源组件卡接配合。所述第二准直光路包括准直透镜二10和收集器13，准直透镜二10和收集器13之间还设置有聚光透镜，聚光透镜安装在支撑板17上，支撑板17卡接在外壳内，支撑板17的一侧与准直透镜二10螺纹连接，支撑板17的另一侧与收集器13相配合，收集器13安装在控制检测装置上。采用分段准直的方式，其中第一段准直，设置于聚光器7的后部，用螺纹连接准直透镜，以准直从聚光器7发散出来的少量光线；第二段准直，设置于样品容纳器的后部，准直透镜经过螺纹连接在聚焦透镜12的支撑板17上，用来准直从样品容纳器透射出来的光线。分段准直的方式可以使光谱信号的损失降低到最小，减少数据的损失。样品容纳器包括样品容纳器壳体9，样品容纳器壳体9的上部设有箱盖，容纳器的两侧安装有与光路传输模块相对应的无尘玻璃8。样品容纳器壳体9和箱盖分离，可以事先将想要检测的样品装进盒子。然后即插即测，效率更高，且需要的样本量更少，更具有经济性。采样时小麦取32g左右，检测的准确性与取样的多少无关。支撑板17与样品容纳器壳体9的两侧均设有梯形滑块，梯形滑块与设置在外壳内的轨道槽滑动配合；准直透镜一6和准直透镜二10上均安装有凸透镜15，且准直透镜二10上靠近聚焦透镜12的一侧还安装有滤光片18。

在本实施例中，控制检测模块包括集成式主板14和显示屏2，显示屏2安装在外壳上，集成式主板14上设有InGaAS光电二极管、温度传感器、降噪模块、蓝牙模块、阻抗模块以及数据处理模块。集成式主板14配备有蓝牙模块，能够与手机APP互联，能够对数据进行实时上传以及云端对数据进行分析，并给予相应的建议，具有智能化功能，方便人们使用。光源模块包括LD激光二极管5，LD激光二极管5出光端安装在聚光器7上，LD激光二极管5的引脚安装在外壳内的基座上，外壳中还设有电池模块，集成式主板、LD激光二极管与风扇均与电池模块电连接；电池模块电源模块主要为5V（5v-10v）的充电锂电池。这种电池具有高能量密度和稳定的输出电压，能够提供足够的电力供应，并具备长时间的使用寿命。为了提高用户的使用便利性。外壳内设有与LD激光二极管5配合的散热风扇11，散热风扇11安装在基座的另一侧。光源模块采用LD激光二极管5，优点有LD激光二极管5具有小巧的尺寸小、低功耗、高效率、快速调制、宽波长范围、长寿命和低成本等优点。使得LD激光二极管5能使本实用新型移动设备和电池供电应用具有较强的续航能力，大大缩小装置的体积，能够节省能源。另外，快速的响应速度和宽波长范围使得LD激光二极管5能够实现高速调制，并覆盖了可见光到红外光的大部分波长范围。

在本实施例中，外壳包括壳体1和上端盖，上端盖与壳体1卡接配合，壳体1上设有与散热风扇11配合的散热孔，散热孔为条形孔，多个条形孔与散热扇配合便于散热风扇11散热。壳体1为矩形壳体1，壳体1内部四个转角处设有内螺纹柱，螺栓从壳体1下部穿过内螺纹柱与上端盖螺纹连接，进而将上端盖固定在壳体1上，壳体上还设有与电源模块相对应的充电接口，可以方便地连接充电线，使用户可以随时进行快速充电。大大提高了装置的便携性和使用体验，让用户更加方便地应用智能集成式小麦脂肪酸装置于各种场景中。壳体1内一端还设有与集成式主板14配合的安装块，集成式电路板通过螺钉安装在安装块上，壳体1内另一端设有安装基座，LD激光二极管5安装在安装基座上，散热风扇11位于安装基座内，安装基座用于调整LD激光二极管5的安装高度，使LD激光二极管5的中心线与光路传输模块位于同一条直线上。上端盖包括端盖一3和端盖二4，端盖一3安装在壳体1上控制检测模块的一侧，端盖二4安装壳体1上在靠近光源模块的一侧，样品容纳器位于端盖一3与端盖二4之间。端盖一3上还设有控制开关和与显示屏2配合的安装孔。端盖一3、端盖二4与样品容纳器的箱盖的上平面位于同一水平线上，便于保持本装置的便携。

如图1~图4所示，实施例2，一种智能集成式小麦脂肪酸检测装置，其额定功率为5W-10W，其包括激光激发的光源模块、外壳、光路传输模块和控制检测模块；所述激光激发的光源模块主要为外径8mm的LD激光二极管5和近红外荧光材料，输入电压为5-10V；外壳主要包括壳体1和上端盖，壳体1和上端盖共同组成的机身，其中容积为长55-60mm、宽19-24mm、高40-45mm的样品容纳器与长145-150mm、宽70-75mm、高55-60mm的机身分离，与壳体1内的接触部分采用卡轨连接；光路传输模块主要包括设置于LD激光二极管5上的聚光器7、准直透镜、凸透镜15、聚焦透镜12，上述的光学器件呈直线型排布的于壳体1内部中央，孔径皆为35-40mm，并且采用2个准直透镜对光束进行分段准直，通过螺纹分别与聚光器7和支撑板17相匹配安装；控制检测模块主要为3mm*3mm的InGaAS光电二极管设置在集成式主板14上，并采集波长范围为780nm-1400nm的光谱数据，其中集成式主板14包括温度传感器、降噪模块、蓝牙模块、阻抗模块以及数据处理模块；控制检测模块设置显示屏2，显示屏2设置于上端盖上；光源模块上设置散热风扇11辅助散热。基于近红外光谱技术，通过采集含小麦脂肪酸指标特征波长的光谱数据，数据经过微型集成化系统处理，得到脂肪酸含量，实现小麦无损有效检测。

在本实施例中，激光激发的光源为外径8mm的LD激光二极管5，输入电压7-9V。光路传输模块组件按直线型排布，凸透镜15、聚焦透镜12和准直透镜的内孔径选用38-39mm，控制光束截面直径为38-39mm。控制检测模块使用InGaAS光电二极管，采集光谱的波长范围为780nm-1400nm。样品容纳器与壳体1内的接触部分采用卡轨连接。光路传输模块包含两个准直透镜下端通过螺纹分别与聚光器7和支撑板17的外螺纹相匹配安装。

如图1~图4所示，实施例3，一种智能集成式小麦脂肪酸检测装置，包括激光激发的光源模块、控制检测模块、外壳和光路传输模块；所述光路激光激发的光源模块中，LD激光二极管5与聚光器7通过内部卡槽连接，聚光器7的处与准直透镜的处采用螺纹相匹配安装，样品容纳器壳体1内部设置圆片状无尘玻璃8，准直透镜内部设置有凸透镜15，对光线进行一定的滤光处理，聚焦透镜12设置在支撑板17上，同时支撑板17的处设置有螺纹与准直透镜的处相匹配安装。当支撑板17与准直透镜连接好后，通过支撑板17与壳体1通过卡槽安装，方便清洗与更换。整体光路传输模块组件都在同一条直线上设置于壳体1内部中央。所述控制检测模块主要为InGaAS光电二极管设置在集成式主板14上，其中集成式主板14包括温度传感器、降噪模块、蓝牙模块、阻抗模块以及数据处理模块。控制检测模块上设置有显示屏2，显示屏2设置于上端盖上部；光源模块上设置有散热风扇11。所述外壳中，2个上端盖和与壳体1通过个螺钉连接。样品容纳器上端盖16配有拉环，方便拉出；样品容纳器的壳体1与机身通过卡轨安装，方便测量与更换，如图所示。

在以上实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件。

在使用本实用新型进行小麦脂肪酸检测时，先将小麦装满至样品容纳器的样品容纳器壳体9中，盖上样品容纳器上端盖16，在安装好装置的内部组件后，插进机身处，按下开关按钮，即可开始检测，3-5秒后显示屏2会显示当前小麦的脂肪酸含量。也可以先进行与手机蓝牙连接，再进行检测。本装置即插即测，效率更高，且需要的样本量更少，更具有经济性；适用于小麦加工行业中对小麦品质进行检测和评估的领域。通过使用集成式小麦检测装置，用户可以获得准确可靠的小麦品质结果，为加工和贸易决策提供有力支持。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能集成式小麦脂肪酸检测装置，包括控制检测模块，其特征在于：还包括光源模块和外壳，光源模块安装在外壳的一侧，控制检测模块安装在外壳的另一侧，光源模块与控制检测模块之间设有光路传输模块，光路传输模块安装在外壳内，外壳上插接有位于光路传输模块上的样品容纳器，光源模块射出的激光穿过光路传输模块和样品容纳器射入控制检测模块，并通过控制检测模块测量样品容纳器内样品数据。

2.根据权利要求1所述的智能集成式小麦脂肪酸检测装置，其特征在于：所述光路传输模块包括第一准直光路和第二准直光路，第一准直光路安装在样品容纳器靠近光源模块的一侧，第二准直光路安装在样品容纳器靠近控制检测模块的一侧。

3.根据权利要求2所述的智能集成式小麦脂肪酸检测装置，其特征在于：所述第一准直光路包括准直透镜一（6）和聚光器（7），聚光器（7）的一端与准直透镜一（6）螺纹连接，聚光器（7）的另一端与光源组件卡接配合。

4.根据权利要求3所述的智能集成式小麦脂肪酸检测装置，其特征在于：所述第二准直光路包括准直透镜二（10）和收集器（13），准直透镜二（10）和收集器（13）之间还设置有聚光透镜，聚光透镜安装在支撑板（17）上，支撑板（17）卡接在外壳内，支撑板（17）的一侧与准直透镜二（10）螺纹连接，支撑板（17）的另一侧与收集器（13）相配合，收集器（13）安装在控制检测装置上。

5.根据权利要求4所述的智能集成式小麦脂肪酸检测装置，其特征在于：所述样品容纳器包括样品容纳器壳体（9），样品容纳器壳体（9）的上部设有箱盖，容纳器的两侧安装有与光路传输模块相对应的无尘玻璃（8）。

6.根据权利要求5所述的智能集成式小麦脂肪酸检测装置，其特征在于：所述支撑板（17）与样品容纳器壳体（9）的两侧均设有梯形滑块，梯形滑块与设置在外壳内的轨道槽滑动配合；准直透镜一（6）和准直透镜二（10）上均设有凸透镜（15）。

7.根据权利要求1~6任一项所述的智能集成式小麦脂肪酸检测装置，其特征在于：所述光源模块包括LD激光二极管（5），LD激光二极管（5）出光端安装在聚光器（7）上，LD激光二极管（5）的引脚安装在外壳内的基座上。

8.根据权利要求7所述的智能集成式小麦脂肪酸检测装置，其特征在于：所述外壳内设有与LD激光二极管（5）配合的散热风扇（11），散热风扇（11）安装在基座的另一侧。

9.根据权利要求8所述的智能集成式小麦脂肪酸检测装置，其特征在于：所述外壳包括壳体（1）和上端盖，上端盖与壳体（1）卡接配合，壳体（1）上设有与散热风扇（11）配合的散热孔。

10.根据权利要求9所述的智能集成式小麦脂肪酸检测装置，其特征在于：所述上端盖包括端盖一（3）和端盖二（4），端盖一（3）安装在壳体（1）上控制检测模块的一侧，端盖二（4）安装壳体（1）上在靠近光源模块的一侧，样品容纳器位于端盖一（3）与端盖二（4）之间。