[發(fā)明專利]機炒龍井茶葉水分含量在線檢測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210571483.1
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103063603A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 喬欣;張憲;趙章風(fēng);王揚渝;鐘江
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于紅外光譜的檢測技術(shù)，尤其是可實現(xiàn)對茶葉水分含量的在線檢測技術(shù)，具體涉及機炒龍井茶葉水分含量在線檢測裝置。

背景技術(shù)

茶葉水分在線檢測是機炒茶葉生產(chǎn)過程中最重要的環(huán)節(jié)。茶葉是一種干燥的農(nóng)產(chǎn)品。食品學(xué)理論認為，絕對干燥的食品因各類成分直接暴露于空氣，易受空氣中氧氣的氧化。而當水分子以氫鍵和食品成分結(jié)合，呈單分子層狀態(tài)時，似在食品表面蒙上一層保護膜，食品得到保護，使氧化進度變緩。許多研究表明，當茶葉中的含水量在3％左右時，茶葉成分與水分子幾乎呈單層分子關(guān)系，對脂質(zhì)與空氣中氧分子起較好的隔離作用，阻止脂質(zhì)的氧化變質(zhì)。但當水分含量超過一定數(shù)量后，情況大變，不但不能起保護膜作用，反而起溶劑作用。溶劑的特性是使溶質(zhì)擴散，加劇反應(yīng)。當茶葉水分含量超過6％，或外界大氣相對濕度高于6O％以上時，會使茶葉中的化學(xué)變化十分激烈，如葉綠素的變性、分解，色澤變褐變深；茶多酚、氨基酸等呈味物質(zhì)迅速減少；組成新茶香氣的二甲硫、苯乙醇等芳香物質(zhì)銳減，而對香氣不利的揮發(fā)性成分大量增加，導(dǎo)致茶葉品質(zhì)變劣。因此，成品茶的含水量必須控制在6％以下，超過此限度則要復(fù)火烘干，才能保存。

現(xiàn)有技術(shù)中大多采用的是烘箱法和快速水分測定儀法，其基本原理都是通過加熱方式，快速干燥樣品，通過測量前后樣品重量的變化從而得到茶葉水分的含量。該方法測量過程復(fù)雜，一般需要幾分鐘時間，故不能滿足茶葉水分實時檢測的要求。因此有必要設(shè)計一種簡便、快速、無損壞的方法，以實時檢測茶葉中的水分含量。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、快速、易于控制、性能可靠的基于特征光譜參數(shù)的機炒龍井茶葉水分在線檢測裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種機炒龍井茶葉水分含量在線檢測裝置，包括光源、分光鏡、光電探測器、放大濾波電路、AD轉(zhuǎn)換電路、單片機、顯示器，其中：

所述分光鏡將所述光源發(fā)出的光線分成第一路光線、以及第二路光線，其中，所述第一路光線為參考光源，所述第二路光線為照射向茶葉樣品的入射光；

所述光電探測器用于根據(jù)采集到的所述參考光源生成所述參考光源的光譜信號，根據(jù)采集到的所述入射光照射茶葉樣品獲得的反射光生成所述反射光的光譜信號；

所述AD轉(zhuǎn)換電路用于將經(jīng)過所述放大濾波電路處理后的所述參考光源的光譜信號轉(zhuǎn)換成參考光源光譜數(shù)字信號，將經(jīng)過所述放大濾波電路處理后的所述反射光的光譜信號轉(zhuǎn)換成反射光光譜數(shù)字信號；

所述單片機用于根據(jù)所述參考光源光譜數(shù)字信號和反射光光譜數(shù)字信號，得出敏感波段光譜的反射率，然后將所述敏感波段光譜的反射率代入機炒龍井茶葉水分含量和特征光譜反射率的非線性預(yù)測模型得出茶葉的水分含量；

所述顯示器用于顯示所述茶葉的水分含量。

優(yōu)選地，還包括第一濾光片和第二濾光片，其中，所述光源包括第一光源、第二光源，所述第一光源發(fā)出的光線經(jīng)所述第一濾光片到達所述分光鏡，所述第二光源發(fā)出的光線經(jīng)所述第二濾光片到達所述分光鏡。

優(yōu)選地，所述敏感波段光譜為350-2500nm波長范圍的光譜。

優(yōu)選地，所述敏感波段光譜為708nm和1432nm這兩個波段的光譜。

優(yōu)選地，所述機炒龍井茶葉水分含量和特征光譜反射率的非線性預(yù)測模型，具體為：利用敏感波段光譜的反射率，運用倒高斯模型擬合光譜曲線，求取紅邊參數(shù)和吸收深度兩個特征參數(shù)，采用小樣本非統(tǒng)計理論和獨立分量分析方法，得到的非線性預(yù)測模型。

優(yōu)選地，所述光源為紅外發(fā)光二極管。

優(yōu)選地，所述分光鏡將光源發(fā)出的光線按照1:1的比例分成第一路光線、以及第二路光線。

下面對本發(fā)明內(nèi)容的細節(jié)進行更為詳細的描述。

1）全波段茶葉光譜樣本的獲取

利用高光譜儀獲取機炒龍井茶不同采摘時期（春茶和秋茶）、不同含水量（65%、50%、45%、40%、35%、30%、20%和15%）、不同葉位（葉中和葉尖）的鮮葉和干葉350-2500nm全波段范圍內(nèi)的光譜數(shù)據(jù)，利用均勻設(shè)計方法確定三因素多水平的采樣方案，注意每個樣本光譜掃描時間限定在10s內(nèi)以防止葉片氧化。

2）敏感光譜波段的確定