[發明專利]一種基于雷達技術的食品內部霉菌檢測方法

有效

• 申請號: 202110435620.8
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113252709B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 姚翼榮;胡文;張弓;劉文波;董浩;趙月;熊清
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N22/00
• 分類號: G01N22/00;G01N21/55;G01S7/41;G01S13/88
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹蕓

本發明公開了一種基于雷達技術的食品內部霉菌檢測方法，屬于雷達信號處理領域。該方法包括如下步驟：確定雷達配置參數，通過雷達回波數據獲取待測物品的距離?方位?回波能量信息；進而獲取待測物品回波反射信息和回波透射信息，通過與標準合格產品對比受介電常數影響的待測物品反射信息和透射信息，判斷待測物品是否霉變。本發明實現從食品生產到被消費者購買的全過程中無損、快速、準確檢測出食品內部霉菌，可以在生產、包裝、運輸、存儲、銷售各環節中使用，在實際生產活動中可以得到很好的利用。

技術領域

本發明公開了一種基于雷達技術的食品內部霉菌檢測方法，屬于雷達信號處理領域。

背景技術

食品在生產、包裝、運輸、存儲、銷售各環節，可能會由于生產過程質量管控不足，運輸或銷售過程中包裝破損，存儲環境不達標等各種內外界因素，導致食品被微生物污染，最終造成食品在保質期內的變質，危害食用者的健康。針對此類不可預知情況造成的變質，尤其是隱藏在食品內部的霉變，常見檢測方法一般是質量抽查，即在同一批次中隨機抽取部分產品檢測其外觀成色、菌落總數、大腸菌群數等，判斷其是否符合標準。

但是質量抽查等傳統質量檢測方法不僅需要拆開包裝取樣，還需要使用多種儀器設備，操作步驟復雜，檢測周期長，成本高，隨機抽查的樣本也不能覆蓋所有同批次產品，一般只有生產廠家和質檢部門進行，應用范圍不具有普適性。因此需要提出一種可以適應于食品從生產到被消費者購買全過程，覆蓋所有同批次產品的內部霉菌無損、快速、準確檢測方法。

食品內部的霉菌會改變其空間結構和介電常數，進而影響雷達回波的能量幅值和極化情況。雷達發射的電磁波頻率一般在30MHz-10THz之間，其中分米波(300MHz-3GHz)、厘米波(3GHz-030GHz)、毫米波(30GHz-300GHz)和太赫茲波(100GHz-10THz)雷達對塑料、紙張、布料、木材、玻璃等常見非金屬包裝材料具有較好的穿透能力，不需要拆開食品包裝即可進行檢測?；诖嗽恚梢赃x擇使用極化雷達檢測待測物品，雷達波段可以選擇300MHz-300GHz的微波或更高頻的太赫茲波。

發明內容

為了解決食品從生產到被消費者購買的全過程中，因各種可能出現的內外界因素，導致食品被微生物污染而出現在保質期內的霉變變質，本發明提出了一種基于雷達技術的食品內部霉菌檢測方法，通過雷達探測技術無損、快速、準確地檢測出此類霉變的問題。

本發明為解決其技術問題采用如下技術方案：

一種基于雷達技術的食品內部霉菌檢測方法，包括如下步驟：

步驟1、確定雷達配置參數，待測物品的實際尺寸長寬高為a×b×c，天線波束寬度為±θ，計算得到當待測物品與雷達間距D為：

雷達帶寬B、單脈沖重復周期內的采樣點個數N按照下式計算：

其中R_res為距離分辨率，c為真空中的光速3×10⁸m/s；

步驟2、雷達發射的大帶寬信號獲取了距離向高分辨率，通過快速傅里葉變換法、匹配濾波法以及去調頻方法實現距離向脈沖壓縮，提取出目標的精確距離信息；方位向上，使用數字波束形成(DBF)方法完成雷達測角，利用空間信息，實現對各方向的最大能量接收；對雷達回波數據通過上述方法，獲取待測物品的距離-方位-回波能量信息；

步驟3、對步驟2中獲取的待測物品距離-方位-回波能量信息進行CFAR檢測，從檢測結果中提取待測物品目標所在區域，將該區域外其他所有區域置零，獲得僅包含待測物品的距離-方位-回波信息數據塊；

步驟4、對步驟3中的待測物品距離-方位-回波信息數據塊進行分析，使用雙極化雷達，獲得垂直發射垂直接收(VV)、垂直發射水平接收(VH)、水平發射水平接收(HH)、水平發射垂直接收(HV)四種極化通道下的待測物品檢測數據；