[發明專利]一種手持式食品安全檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201410248601.4
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN104034665A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 任重;劉國棟
• 申請（專利權）人: 江西科技師范大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

1.一種手持式食品安全檢測裝置，其特征在于：包括激發探測一體化探頭、信號處理單元、控制單元及顯示單元，

所述激發探測一體化探頭分別與控制單元、信號處理單元連接，接收控制單元的激光驅動信號，透射至待測食品后產生機械超聲波，并將該超聲波轉換成電壓信號輸送給信號處理單元；

所述信號處理單元還與控制單元連接，用于將接收的多路電壓信號進行放大、合并處理，并將合并后的信號轉換成數字信號，然后將該信號輸送給控制單元進行存儲；

所述顯示單元與控制單元連接，負責對控制單元進行界面操作，及將待測食品的光聲信號進行實時顯示。

2.根據權利要求1所述的一種手持式食品安全檢測裝置，其特征在于：所述激發探測一體化探頭包括激光二極管、準直透鏡、聚焦透鏡及多環超聲探測器；所述激光二極管、準直透鏡、聚焦透鏡及多環超聲探測器由內到外沿光源傳播方向依次設置。

3.根據權利要求2所述的一種手持式食品安全檢測裝置，其特征在于：所述激光二極管、準直透鏡、聚焦透鏡及多環超聲探測器為同軸一體化結構。

4.根據權利要求2所述的一種手持式食品安全檢測裝置，其特征在于所述多環超聲探測器由多個同心環結構的超聲探測器組成。

5.根據權利要求1所述的一種手持式食品安全檢測裝置，其特征在于：所述信號處理單元包括信號放大電路、電子開關、相位調整電路及A/D轉換電路；所述信號放大電路分別與激發探測一體化探頭、控制單元、電子開關連接，接收激發探測一體化探頭輸出的電壓信號，并在控制單元的觸發下將該信號進行初次放大后輸送給電子開關；所述電子開關還與相位調整電路連接，電子開關接收經信號放大電路初次放大的電壓信號后進行全重分配調整，并將該調整后的信號輸送給相位調整電路；所述相位調整電路還與A/D轉換電路連接，相位調整電路接收經電子開關調整后電壓信號，并將該信號進行相位調整后合并成一路電壓信號，輸送給A/D轉換電路；所述A/D轉換電路還與控制單元連接，對合并后的電壓信號進行A/D轉換，產生數字信號，并輸送給控制單元進行存儲。

6.根據權利要求1所述的一種手持式食品安全檢測裝置，其特征在于：所述控制單元包括嵌入式系統、激發二極管驅動電路及同步觸發電路；所述嵌入式系統分別與激發二極管驅動電路、同步觸發電路、顯示單元及信號處理單元連接，嵌入式系統分別針對激發二極管驅動電路、同步觸發電路、顯示單元及信號處理單元設定相應的軟件程序，控制激發二極管驅動電路對激發二極管發光進行驅動、控制同步觸發電路對信號處理單元中的電壓進行放大及A/D轉換觸發、控制顯示單元將聲光信號數據進行實時顯示、控制信號處理單元進行A/D轉換及將數據傳輸至控制單元進行存儲。

7.根據權利要求6所述的一種手持式食品安全檢測裝置，其特征在于：所述嵌入式系統包括微處理器、存儲器、由通用接口及I/O接口組成的接口電路、由嵌入式操作系統軟件及應用軟件組成的軟件；其中所述微處理器負責控制數據、信號處理、信號顯示；所述存儲器負責數據的寫入與讀取；所述接口電路負責信號連接；所述軟件負責檢測系統操作的軟件任務輸入、調整及管理；所述通用接口包括A/D接口及D/A接口；所述I/O接口包括USB接口、RS232穿行通信接口、以太網接口、存儲卡接口、音頻接口、視頻輸出接口、SPI串行外圍設備接口。

8.根據權利要求1所述的一種手持式食品安全檢測裝置，其特征在于：所述顯示單元為觸摸式LCD顯示屏。

9.根據權利要求1所述的一種手持式食品安全檢測裝置，其特征在于：所述檢測裝置為手持式檢測裝置。

10.利用如權利要求1所述的檢測裝置進行安全檢測的方法，其特征在于：具體步驟如下：

第一步、將裝置接入電源，啟動控制單元中的嵌入式系統，讓嵌入式系統中的嵌入式操作系統軟件進行“自檢”啟動，待嵌入式操作系統啟動后，通過觸摸顯示單元開啟嵌入式系統中的應用軟件；

第二步、應用軟件開啟后，在軟件圖形界面上對“采樣模式”、“數據長度”及“觸發模式”進行初始化操作；

第三步、在第二步中的初始化完成后，觸摸顯示單元上嵌入式系統中的應用軟件控制界面“開啟”按鍵，使嵌入式系統的微處理器通過I/O接口電路中的D/A接口向激光二極管驅動電路發出激光驅動指令；

第四步、激光二極管驅動電路接收指令后，向激發探測一體化探頭中的激光二極管發出驅動激光發射信號，使激光二極管在激光二極管驅動電路的觸發下發射激光信號；

第五步、將激發探測一體化探頭至于待測食品中，激光二極管發出的激光信號經過準直透鏡、聚焦透鏡后，匯聚成較小直徑的光斑照射至待測食品內，食品組分吸收入射激光能量后，由于能量沉積和釋放而發生體積膨脹和收縮現象，進而產生向四周擴散的超聲機械波，透射到多環超聲探測器上；多環超聲探測器接收這些超聲機械波，并將這些超聲機械波轉換成與超聲強度對等的電壓信號，將該電壓信號輸送給信號處理單元；

第六步、信號處理單元接收電壓信號后，經過信號處理單元中的信號放大電路放大后再通過電子開關和相位調整電路將電壓信號進行權重和相位調整，產生合并后的一路電壓模擬信號；此時，通過觸摸顯示單元，將應用軟件界面上的“采集模式”中的設置化設置為“連續采集”模式，由嵌入式系統的微處理器經過總線通過接口電路向信號處理單元中的A/D轉換電路發出指令，通知A/D轉換電路對放大、合成后信號，按照初始化設置的“采樣頻率”、“觸發模式”進行模擬信號到數字信號的轉換，產生相應的數字信號；然后由嵌入式系統的微處理器經總線通過接口電路向存儲器發出“寫數據”指令，將轉換后的數字信號按照初始化設置的“存儲路徑”和“文件類型”進行存儲，保存在存儲器中；

第七步、控制單元中的應用軟件將采集到的待測食品中產生的光聲信號輸送給顯示單元，使光生波信號按照初始化的“數據長度”實時顯示在顯示單元上；

第八步、觸摸應用軟件界面中的“數據與處理”按鍵，在“數據與處理”界面中對數據平滑、求導、小波去燥、基線校正進行設置，使光聲信號進行預處理；然后觸摸應用軟件界面中的“變量篩選”按鍵，在“變量篩選”界面中選擇“區間偏最小二乘法”、“模擬退火法”和“遺傳算法”，進行相關變量的篩選；最后再觸發“定量校正”按鍵，在“定量校正”界面中選擇“多元陣回歸”、“主成分回歸”、“偏最小二乘回歸”和“人工神經網絡法”，將篩選后的變量與對應獲取的光聲信號之間建立相應的數學校正模型，利用建立的模型對食品成分及濃度進行預測，從而實現對食品質量安全的快速檢測。