[發明專利]多波長LED誘導熒光的茶葉品質無損檢測方法及裝置

無效

• 申請號: 201310070950.7
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103175815A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 劉旋;馮超;梅亮;董永江;閻春生;何賽靈
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

發明內容

本發明涉及一種基于多波長發光二極管（Light?Emitting?Diode，LED）誘導熒光檢測系統，可對多種茶葉樣本進行品質檢測，屬光學傳感技術領域以及分析檢驗儀器技術領域。

茶葉作為一種健康、純天然的飲用物質，已經成為當今消費最多的三大飲料之一，而在中國，飲用茶葉的歷史可以追溯到幾千年以前。自1996年以來，我國茶葉的產量一直名列世界前茅，已經成為世界最大的茶葉供應國，茶葉品質的檢測在我國顯得尤為重要。茶葉的品質有很多的決定因素，生長環境、加工處理技術以及儲存方法都可以影響茶葉的質量，因此茶葉質量的評價是系統和復雜的，它是茶葉顏色、形狀、氣味、口感等因素的綜合效果。

隨著生活水平的提高，鑒于對健康的追求，人們對茶葉質量的要求越來越高，如何合理的選擇茶葉已經受到了人們的普遍關注。同時，在加工處理以及儲存的過程中，對茶葉的性能進行檢測，也是相當必要的。然而，市場上并沒有標準化的評價茶葉等級的方法，造成近年來茶葉市場上出現了以普通茶葉冒充優質茶葉的情況，嚴重影響了名牌茶葉的信譽。因此尋找一種快速、準確的無損檢測方法和裝置是茶葉市場的迫切要求。

當前，國內外對茶葉質量的評價主要依賴專家的感官審評，即通過專業人員的視覺、味覺、觸覺、嗅覺，并結合專業知識和豐富的經驗對茶葉的品質屬性進行評定。因此，茶葉感官評價具有一定的主觀性，很難客觀、準確的標定茶葉的真實等級，同時，這種方法不滿足快速、無損檢測的要求。

近年來，人們已經提出來了一些茶葉品質檢測的裝置和方法。如專利號為CN101158657A，提出了一種基于X射線熒光技術的茶葉產地鑒別方法，采用不同地區茶葉重金屬元素含量的不同引起X射線熒光光譜的差異，對不同地區的茶葉進行分類。又如專利號為CN101620180A，提出了一種近紅外技術快速檢測茶葉品質的方法，采用茶葉樣本近紅外區的漫反射的光譜信息，對茶葉樣本質量進行檢測。但是這些方法都有一定的弊端，X射線電子能量大，長時間照射對人體有害；近紅外光譜法屬于弱信號檢測，靈敏度較低。

針對這些技術的不足，本發明提出來一種簡單、有效的茶葉檢測裝置及方法。

多波長LED誘導熒光的茶葉品質無損檢測裝置，包括手持式的多波長LED熒光檢測探頭、長通濾光片、大芯徑光纖、LED驅動控制電路、光譜儀、數據采集卡和計算機。多波長LED熒光檢測探頭內圍繞探頭中心均布有六個不同波長的LED，在探頭中心設置有長通濾光片和大芯徑光纖，大芯徑光纖的一端正對長通濾光片，另一端與光譜儀連接，光譜儀與計算機信號連接，計算機通過數據采集卡控制LED驅動控制電路，LED驅動控制電路為探頭內的LED提供可調的恒定電流。

所述的不同波長的LED的波長范圍為：255nm-675nm。

多波長LED誘導熒光的茶葉品質無損檢測方法，具體是：

步驟1.光譜采集：輪流點亮單個LED，采集茶葉樣本300nm-1100nm的熒光光譜，以文件的形式存放。

步驟2.主成分分析：分別對每個波長照射下的所有茶葉樣本的熒光光譜數據進行主成分分析，將主成分按方差貢獻率由大到小排列，根據對累計貢獻率的要求，取前T個主成分

步驟3.建立模型：采用留一法建立線性回歸模型:

通過線性回歸模型獲得的被剔除的樣本的茶葉品質因數表示為：

步驟4.評價：對不同波長下的檢測結果進行比對，找到最好的評審結果，完成茶葉質量的檢測。

本發明的有益效果：本發明采用壽命長、價格低的LED作為激發光源，使裝置具有結構緊湊、體積小的特點，同時采用多波長激發茶葉熒光光譜的方法，可以得到更多茶葉樣品物理和化學信息，更有利于茶葉品質的檢測。

實例一：六種炒青茶葉樣本的分類

六種茶葉樣本，每種測量十次，共有N=60組光譜數據，茶葉種類標定位m=1,2,3,4,5,6，分別表示茶葉樣本CQ、CY、CF、GⅡ、GⅠ、CX。

其中表示專家給定的茶葉品質的預處理矩陣，表示第j個主成分對第k個樣本的貢獻，表示通過線性回歸方程（1）得到的線性系數矩陣，N表示總的光譜樣本數；i表示被剔除的樣本；M表示光譜中變量的數目；T表示前T個主成分；表示回歸量和偏置，其第一列賦值為1，用于消除0值和負值對回歸模型的影響，其余值為，表示第j個主成分對第k個樣本的貢獻。

實例二：六種大佛龍井的等級區分

表示第i個樣品的品質因數，即第i個樣品的分類結果；表示前T個主成分對第i個樣品的貢獻。

附圖說明