[發明專利]一種快速無損檢測綠茶成分含量的裝置及方法

無效

• 申請號: 200810162600.2
• 申請日: 2008-12-04
• 公開（公告）號: CN101424636A
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發明（設計）人: 呂進;盧啟鵬;施秧;樸仁官;劉輝軍;林敏;陳星旦
• 申請（專利權）人: 中國計量學院;中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35;G06F19/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 周 烽

技術領域

本發明屬于光電檢測技術領域，特別地，涉及一種綠茶常規成分含量無損快速檢測的裝置和方法。

背景技術

近紅外光是指波長介于可見區與中紅外區之間的電磁波，波長范圍780nm～2500nm，還可將其劃分為短波近紅外(780nm～1100nm)和長波近紅外(1100nm～2500nm)兩個區域。近紅外光譜(NIR)的信息主要來源于分子內部振動引起光子吸收，主要反映分子中C-H，N-H與O-H等含氫基團的倍頻與合頻振動吸收。近紅外光譜分析技術是利用近紅外譜區所包含的信息對物質進行定性和定量的分析，是光譜分析技術與化學計量學方法的有機結合，通過接收反射光譜或透射光譜，并以現代化學計量學方法對其進行解析，就可以對物質成分進行定性或定量分析，在理論研究和技術應用上也已經趨于成熟。近紅外光譜分析技術具有檢測過程無需或很少進行樣品預處理、檢測速度快、不消耗任何試劑、對環境不造成污染以及容易實現在線分析等顯著優點。

從上世紀50年代起，各國廣泛開展了茶葉理化審評的研究，探討茶葉的物理性狀和分析茶葉各種有效化學成分的含量，試從計量的數據來尋求理化審評方法鑒定茶葉優劣。而茶葉色、香、味的形成是極其復雜的，茶葉的優劣往往是許多成分的適量適比，綜合作用的結果。因此，目前各國和國際貿易中對于茶葉優劣等級鑒定，仍普遍采用感官審評法，并輔助測定重要的理化指標，如水、茶多酚、兒茶素、氨基酸、咖啡堿、水浸出物和灰分等。

國內外茶葉評定一般采用感官和理化審評相結合的方法，目前主要采用理化方法檢測茶葉主要成分的含量。我國國家標準中檢測評價茶葉的成分是氨基酸、咖啡堿、茶多酚、水分等常規檢測項目。相應的國家標準分別是GB/T8314-2002、GB/T?8312-2002、GB/T?8348-2002、GB/T?8304-2002、GB/T?8305-2002。我國是茶葉的生產和消費大國，每年用于其成分檢測的費用和工作量十分巨大。茶制品從其初加工到深加工和銷售的各個環節，就涉及多次的成分檢測。目前常規茶葉成分理化檢驗具有較高的準確度和可靠性，但茶葉樣品的預處理過程繁瑣、測試耗時、成本較高以及對樣品的破壞性，此外還必需配備專業檢測人員，因此茶葉成分理化檢驗方法不能很好滿足實際生產貿易需求。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種快速無損檢測綠茶成分含量的裝置及方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種綠茶成分含量快速無損檢測的裝置，它主要由光電信號檢測系統和嵌入式DSP數字信號處理系統組成。所述光電信號檢測系統和嵌入式DSP數字信號處理系統均封裝在外殼內。

光電信號檢測系統主要由光源、第一透鏡、圓形光孔、第二透鏡、調制盤、磁滯同步電機、濾光片輪、干涉濾光片、步進電機、二次光闌、反光鏡、標準漫反射白板、樣品池、旋轉平臺和近紅外探測器組成。所述光源、第一透鏡(2)、圓形光孔、第二透鏡、調制盤、濾光片輪和二次光闌依次排列，所述光源、第一透鏡、圓形光孔、第二透鏡同軸，且它們的軸線與調制盤和濾光片輪的軸線平行，與樣品池的旋轉中心軸線垂直，磁滯同步電機的驅動軸與調制盤相連，干涉濾光片按照圓形排列均勻分布在濾光片輪上，濾光片輪與步進電機的驅動軸相連，樣品池底部是一塊透紅外石英玻璃片，樣品池內部嵌入標準漫反射白板，樣品池放置旋轉平臺上，旋轉平臺固定在外殼上，探測器光學工作面的中心軸線與旋轉樣品池旋轉中心軸線成45°夾角。反光鏡光學工作面與旋轉樣品池旋轉中心軸線成45°夾角。樣品池外在標準漫反射白板工作面處安裝磁體，在旋轉平臺上安裝霍爾傳感器。

嵌入式DSP數字信號處理系統主要由儀表放大器、低通濾波器和24位高精度Delta-Sigma?A/D轉換器、DSP數字信號處理器、MSP430單片機、USB2.0通信接口和液晶顯示屏組成。所述儀表放大器、低通濾波器和24位高精度Delta-Sigma?A/D轉換器和DSP數字信號處理器依次電連接，MSP430單片機和USB2.0通信接口分別與DSP數字信號處理器相連。

一種快速無損檢測綠茶成分含量的檢測方法，主要包括以下步驟：

(1)室溫條件下建立分析模型，它由以下兩步實現：

(a)利用綠茶全波段近紅外光譜，根據光譜特性及遺傳算法等特征波長選擇方法，提取綠茶四種常規成分的近紅外特征波長。

(b)利用多元線性回歸建立綠茶中四種常規成分的模型。模型以所選近紅外特征波長處的吸光度為光譜參數，模型形式為：