[發(fā)明專利]果蔬新鮮度的光譜檢測系統(tǒng)及檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911372937.0
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111044466A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設計）人: 姚治海;任玉;石晶;亓唯赫;徐子佳;張英
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林求是光譜數(shù)據(jù)科技有限公司
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 吉林省長春市新時代專利商標代理有限公司 22204
• 代理人: 石連志

1.一種果蔬新鮮度的光譜檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：主機、安裝在主機殼體內(nèi)部的光源、果蔬樣品盛放裝置、光譜儀，所述主機上設置有數(shù)據(jù)處理模塊，所述光源、光譜儀分別與所述主機連接；

所述主機用于對光源的光源開關、光譜儀的光譜采集、數(shù)據(jù)處理模塊的光譜采集進行指令控制；

所述光源的波長范圍在350-2500nm，提供近紫外、可見到近紅外全波段的光源照明；

所述果蔬樣品盛放裝置用于盛放果蔬樣品；

所述光譜儀用于采集經(jīng)過光源照射后待檢測果蔬樣品的光譜信息；

所述數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)包含有果蔬樣品光譜數(shù)據(jù)模塊和匹配識別模塊，所述果蔬樣品光譜數(shù)據(jù)模塊用于儲存已知果蔬樣品的光譜數(shù)據(jù)，所述匹配識別模塊用于對所述光譜儀所采集的光譜進行處理分析并與果蔬樣品光譜數(shù)據(jù)模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)相匹配，得出有關果蔬樣品的信息并傳遞給所述主機，所述匹配識別模塊內(nèi)包含有果蔬新鮮度標準模塊，所述果蔬新鮮度標準模塊制定的新鮮度％＝果蔬檢測時的光譜/(果蔬最新鮮時的光譜-果蔬腐爛時的光譜)，利用該定量標準可獲得果蔬新鮮度的百分比，果蔬新鮮度用百分比表示，100％表示新鮮，0％表示已經(jīng)腐爛變質(zhì)，計算依據(jù)果蔬的光譜數(shù)據(jù)變化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果蔬新鮮度的光譜檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述果蔬樣品光譜數(shù)據(jù)模塊包含有果蔬新鮮度的數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫是由不同產(chǎn)地、不同存放環(huán)境條件、不同品種的果蔬從新鮮到變質(zhì)的整個過程中，各個時間段的光譜信息構(gòu)成，匹配識別模塊對果蔬樣品的光譜進行檢測后，再與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)比對獲得相應的果蔬新鮮度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果蔬新鮮度的光譜檢測系統(tǒng)，其特征在于，光譜儀為棱鏡光譜儀或衍射光柵光譜儀或干涉光譜儀，針對不同波段以及光譜分辨率需求，調(diào)整光譜儀種類，以獲得能夠反應果蔬新鮮度的最佳光譜信息，其光譜范圍包括從紫外到近紅外整個波段，分辨率達到納米量級。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果蔬新鮮度的光譜檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述光譜儀為基于光譜調(diào)制法的光譜芯片，所述光譜芯片包括：光學聚集鏡器件、光譜調(diào)制模組、探測器、光譜解調(diào)模組、光譜顯示控制模組、光譜分析模組和分析結(jié)果顯示模組；

其中，所述光學聚集鏡器件用于接收經(jīng)過外界光源激發(fā)或者自身向外輻射光信號的待測物質(zhì)發(fā)射光譜的光譜信號；

其中，所述光譜調(diào)制模組包括：光譜材料模塊，所述光譜材料模塊用于調(diào)制光譜信息強度和對應像素位置信息以及接收待測物質(zhì)發(fā)射光譜信號，將接收到的光譜信號進行區(qū)域化光譜調(diào)制，不同區(qū)域會得到不同的光譜調(diào)制信息，其中，所述光譜材料模塊所使用的光譜調(diào)制材料根據(jù)調(diào)制材料的調(diào)制特性，通過不同光譜調(diào)制材料后，入射光譜信號會產(chǎn)生不同的光譜信息，上述光譜強度信息由探測器接收；

其中，所述探測器用于探測所述光譜調(diào)制模組中經(jīng)光譜材料模塊調(diào)制后光譜信息強度和對應像素位置信息；

其中，所述光譜解調(diào)模組包括光譜強度及位置采集模塊和光譜信息解調(diào)模塊，所述光譜強度及位置采集模塊用于獲取所述探測器探測到的光譜信息，所述光譜信息解調(diào)模塊用于反演待測物光譜信息；

其中，所述光譜顯示控制模組包括光譜芯片系統(tǒng)控制模塊、光譜數(shù)據(jù)顯示模塊、光譜數(shù)據(jù)存儲模塊，所述光譜芯片系統(tǒng)控制模塊用于控制整個系統(tǒng)開關及工作參數(shù)，所述光譜數(shù)據(jù)顯示模塊用于實時顯示探測光譜曲線，所述光譜數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲探測到的光譜信息原始數(shù)據(jù)；

其中，所述光譜分析模組利用光譜數(shù)據(jù)處理算法處理光譜顯示及控制模組中采集到的光譜數(shù)據(jù)，所述光譜數(shù)據(jù)處理算法包括：其中，i為標注光譜中光譜信息強度，n為總波段數(shù)，m_ij為光譜庫中的對應像素位置信息，x為采集到的光譜數(shù)據(jù)；

其中，所述分析結(jié)果顯示模組，包括數(shù)據(jù)顯示模塊和數(shù)據(jù)結(jié)果存儲模塊，所述數(shù)據(jù)顯示模塊用于顯示光譜分析模組的結(jié)果顯示，所述數(shù)據(jù)結(jié)果存儲模塊用于顯示光譜分析模組的信息存儲。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的果蔬新鮮度的光譜檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述探測器選用QHYCCDD的一款QHY5-II型號，采用QHY5-II相機1/2英寸黑白版?zhèn)鞲衅鳌?/p>