專利名稱：基于近紅外光譜的智能化黃酒酒齡快速鑒別裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及快速鑒別黃酒酒齡的分析技術(shù)，特別是涉及一種基于近紅外光譜的智能化黃酒酒齡快速鑒別裝置。
背景技術(shù)：
近10年來，酒齡及釀造年份的分析受到了越來越廣泛的重視。感官鑒定是鑒別酒齡的一種重要手段，但其判定的準確性受情緒因素、感情因素、基本素質(zhì)、身體健康狀況、品評環(huán)境等諸多因素的影響，且是定性分析。為了取得一種較為客觀的測試方法，國內(nèi)外進行了一些研究化學分析法主要是采用高效液相色譜、氣相色譜、質(zhì)譜或毛細管電泳等現(xiàn)代儀器分析技術(shù)結(jié)合多元統(tǒng)計方法分別利用酒中揮發(fā)物質(zhì)、礦物質(zhì)、氨基酸或芳香物質(zhì)含量的差異進行酒齡定性分析。
核磁共振法采用核磁共振技術(shù)通過分析酒中14C含量，18O含量或乙醇中2H/1H的比值判定酒的釀造年份。但由于同位素受氣候、產(chǎn)地等影響較大，因而分析結(jié)果與酒齡不直接相關(guān)。
中紅外光譜分析法在中紅外光譜波段采集酒的中紅外光譜，采用化學計量學方法對光譜進行定性分析，確定酒齡。
但現(xiàn)有用于此類分析的儀器具有共同的缺點是需要復雜的制作測試樣品的過程，昂貴的制作設備，分析周期長，成本高，效率低，且不適于現(xiàn)場檢測分析。
近紅外光譜分析具有分析速度快、成本低、綠色分析及適合在線檢測等優(yōu)點。隨著近紅外光譜儀器和化學計量學的發(fā)展，近紅外光譜分析技術(shù)完全能實現(xiàn)黃酒酒齡的快速、現(xiàn)場鑒別。
目前一些廠家生產(chǎn)的近紅外光譜分析儀，主要應用于酒中成分的分析。法國INFRASCAN近紅外品質(zhì)分析儀主要用于測試酒類中的酒精和總糖。德國Gerber公司的FermentoStar全自動啤酒成份分析儀可檢測啤酒中的酒精濃度、原麥芽汁濃度、真濃、表觀濃度。奧地利Alcolyzer Plus Beer全自動啤酒分析儀采用了Anton Paar最新研制的近紅外的專利方法，根據(jù)樣品對特定的近紅外波長的吸收直接測量啤酒的酒精含量。
公開號為CN1480721A公開的“便攜式近紅外礦物分析儀”和公開號為CN1542433A公開的“利用近紅外光譜測量固體物質(zhì)成分含量的裝置”以及授權(quán)公開號為CN 2615660Y公開的“近紅外谷物品質(zhì)分析儀用漫透射測定裝置”和授權(quán)公開號為CN 2676188Y公開的“便攜式近紅外光譜儀”均是采用漫反射方式對固體樣品進行分析。
目前，沒有近紅外光譜分析技術(shù)在黃酒酒齡檢測方面的應用，更沒有基于近紅外光譜分析技術(shù)的黃酒酒齡快速鑒別裝置方面的報道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于近紅外光譜的智能化黃酒酒齡快速鑒別裝置，通過采集黃酒近紅外光譜并通過光譜處理實現(xiàn)快速、現(xiàn)場鑒別黃酒酒齡的黃酒酒齡鑒別的裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是它包括檢測控制器，工件檢測器，溫度傳感器，檢測夾具，濾光片，近紅外發(fā)光二極管光源，檢測臺，溫度調(diào)節(jié)控制器，恒溫箱，光學透鏡，第一光纖固定器，光纖，第二光纖固定器，光電傳感器。倒裝酒瓶的檢測夾具裝在檢測臺中，檢測臺與光電傳感器均裝在恒溫箱中，瓶頸部位的檢測夾具左側(cè)裝有近紅外發(fā)光二極管光源和濾光片，濾光片入射面裝在近紅外發(fā)光二極管光源的出射面；檢測夾具右側(cè)裝有光學透鏡，光學透鏡的出射面與光纖的接受面相對，光纖的出射端與光電傳感器的輸入端連接，濾光片的出射面通過檢測夾具上的入射光口與光學透鏡的接受面呈同軸對向設置，光學透鏡下方的檢測夾具側(cè)面上依次裝有溫度傳感器和工件檢測器；工件檢測器、溫度傳感器、溫度調(diào)節(jié)控制器和光電傳感器的輸出端分別與檢測控制器連接。
所述的檢測控制器包括放大器，模數(shù)轉(zhuǎn)換，單片機，顯示單元，鍵盤和存貯器。放大器的輸入端與光電傳感器的輸出端連接，放大器的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換的輸出端與單片機的I/O口連接，單片機的另兩個I/O口分別與工件檢測器、溫度傳感器的輸出端連接，單片機還分別與顯示單元、鍵盤、定標模型存貯器和溫度調(diào)節(jié)控制器連接，定標模型存貯器內(nèi)固化有光譜預處理模塊和溫度校正模塊。
所述的濾光片根據(jù)不同的樣品選擇最優(yōu)波段的近紅外窄帶濾光片，濾光片的帶濾波段由酒類品種決定。
本發(fā)明具有的有益效果是采用近紅外發(fā)光二極管(LED)光源，耗能少、適用性強、穩(wěn)定性強。濾光片緊貼近紅外發(fā)光二極管光源前，在測量過程中，整個裝置沒有移動部件，解決了分光器件轉(zhuǎn)動的問題，且整個裝置結(jié)構(gòu)緊湊。根據(jù)不同的樣品選擇最優(yōu)波段的近紅外窄帶濾光片，提高了檢測速度。溫度傳感器及溫度調(diào)節(jié)控制器采集并控制溫度，解決了樣品溫度不同造成的黃酒酒齡鑒別結(jié)果不準確的問題。瓶裝黃酒酒齡鑒別時，檢測其瓶頸部位，減少了光程，提高了檢測精度。采用專用檢測夾具和工件檢測器，可提高檢測速度。
圖1是基于近紅外光譜的智能化黃酒酒齡快速鑒別裝置示意圖；圖2是檢測控制器示意圖；圖3是帶有溫度校正的黃酒酒齡鑒別模型建模流程圖。
圖中1、檢測控制器；2、工件檢測器；3、溫度傳感器；4、檢測夾具；5、濾光片；6、近紅外發(fā)光二極管光源；7、檢測臺；8、溫度調(diào)節(jié)控制器；9、恒溫箱；10、光學透鏡；11、第一光纖固定器；12、光纖；13、第二光纖固定器；14、光電傳感器；101、放大器；102、模數(shù)轉(zhuǎn)換；103、單片機；104、顯示單元；105、鍵盤，106、定標模型存貯器。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明它包括檢測控制器1，工件檢測器2，溫度傳感器3，檢測夾具4，濾光片5，近紅外發(fā)光二極管光源6，檢測臺7，溫度調(diào)節(jié)控制器8，恒溫箱9，.光學透鏡10，第一光纖固定器11，光纖12，第二光纖固定器13，光電傳感器。倒裝酒瓶的檢測夾具4裝在檢測臺7中，檢測臺7與光電傳感器14均裝在恒溫箱8中，瓶頸部位的檢測夾具4左側(cè)裝有近紅外發(fā)光二極管光源6和濾光片5，濾光片5入射面裝在近紅外發(fā)光二極管光源6的出射面；檢測夾具4右側(cè)裝有光學透鏡10，光學透鏡10的出射面與光纖12的接受面相對，光纖12的出射端與光電傳感器14的輸入端連接，濾光片5的出射面通過檢測夾具4上的入射光口與光學透鏡10的接受面呈同軸對向設置，光學透鏡10下方的檢測夾具4側(cè)面上依次裝有溫度傳感器3和工件檢測器2；工件檢測器2、溫度傳感器3、溫度調(diào)節(jié)控制器8和光電傳感器14的輸出端分別與檢測控制器1連接。
如圖2所示，所述的檢測控制器1包括放大器101，模數(shù)轉(zhuǎn)換102，單片機103，顯示單元104，鍵盤105和存貯器106。放大器101的輸入端與光電傳感器14的輸出端連接，放大器101的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換102的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換102的輸出端與單片機103的I/O口連接，單片機103的另兩個I/O口分別與工件檢測器2、溫度傳感器3的輸出端連接，單片機103還分別與顯示單元104、鍵盤105、定標模型存貯器106和溫度調(diào)節(jié)控制器8連接，定標模型存貯器106內(nèi)固化有光譜預處理模塊和溫度校正模塊。
所述的濾光片5根據(jù)不同的樣品選擇最優(yōu)波段的近紅外窄帶濾光片，濾光片5的帶濾波段由酒類品種決定。
本發(fā)明的工件檢測器2可選用WD-005、WD-01、WD-02等傳感器；溫度傳感器3采用兩編集成AD590(0～50℃)；溫度調(diào)節(jié)控制器8可采用KT2溫度控制器；光電傳感器14可選擇硅檢測器、銦鎵砷檢測器或硫化鉛檢測器；放大器101可采用LM324、OPA11、OP27等型號的器件；模數(shù)轉(zhuǎn)換102可采用ADS7804、ADS7807、MAX1247、MAX525；單片機103可采用AT89S52、AT89S57、MCS8051等型號的器件；顯示單元104可采用HD61202、HD61203等LCD液晶顯示器；酒齡計算模塊可采用89C51、80487、80587等協(xié)處理器；定標模型存貯器106可采用DS1230、62256等RAM。
本發(fā)明裝置的檢測溫度范圍為15～40℃。
本發(fā)明結(jié)合圖1、圖2、圖3說明具體工作過程通過鍵盤105在單片機103中設定檢測溫度，溫度范圍為15～40℃。開機，預熱30分鐘，待近紅外發(fā)光二極管光源6穩(wěn)定開始工作。
待測瓶裝黃酒放置在緊固在檢測臺7的檢測夾具4中，工件檢測器2檢測到信號，將信號傳輸給單片機103。溫度傳感器3檢測待測瓶裝黃酒溫度并傳輸給單片機103。單片機103控制溫度調(diào)節(jié)控制器8，溫度調(diào)節(jié)控制器8控制恒溫箱9，達到預設檢測溫度，開始進行光譜檢測。
近紅外發(fā)光二極管光源6發(fā)出的光照在濾光片5上，濾光片5出射的的光通過檢測夾具4上的入射光口照射在待測瓶裝黃酒上。光學透鏡10收集透過待測瓶裝黃酒被檢測部位的透射光，并映射到光纖12上。
光纖12將光信號傳給光電傳感器14，光電傳感器14將光信號轉(zhuǎn)變成電信號，電信號被放大器101放大后，由模數(shù)轉(zhuǎn)換102轉(zhuǎn)變成光譜數(shù)字信號，并輸入單片機103。
單片機103將光譜數(shù)字信號和待測瓶裝黃酒溫度送入定標模型存貯器106，由定標模型存貯器106的帶有溫度校正的黃酒酒齡鑒別模型(建模過程見圖3)計算出待測瓶裝黃酒的酒齡，并由單片機103將酒齡結(jié)果送入顯示單元104顯示。
權(quán)利要求
1.一種基于近紅外光譜的智能化黃酒酒齡快速鑒別裝置，其特征在于它包括檢測控制器(1)，工件檢測器(2)，溫度傳感器(3)，檢測夾具(4)，濾光片(5)，近紅外發(fā)光二極管光源(6)，檢測臺(7)，溫度調(diào)節(jié)控制器(8)，恒溫箱(9)，光學透鏡(10)，第一光纖固定器(11)，光纖(12)，第二光纖固定器(13)，光電傳感器(14)；倒裝酒瓶的檢測夾具(4)裝在檢測臺(7)中，檢測臺(7)與光電傳感器(14)均裝在恒溫箱(8)中，瓶頸部位的檢測夾具(4)左側(cè)裝有近紅外發(fā)光二極管光源(6)和濾光片(5)，濾光片(5)入射面裝在近紅外發(fā)光二極管光源(6)的出射面；檢測夾具(4)右側(cè)裝有光學透鏡(10)，光學透鏡(10)的出射面與光纖(12)的接受面相對，光纖(12)的出射端與光電傳感器(14)的輸入端連接，濾光片(5)的出射面通過檢測夾具(4)上的入射光口與光學透鏡(10)的接受面呈同軸對向設置，光學透鏡(10)下方的檢測夾具(4)側(cè)面上依次裝有溫度傳感器(3)和工件檢測器(2)；工件檢測器(2)、溫度傳感器(3)、溫度調(diào)節(jié)控制器(8)和光電傳感器(14)的輸出端分別與檢測控制器(1)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于近紅外光譜的智能化黃酒酒齡快速鑒別裝置，其特征在于所述的檢測控制器(1)包括放大器(101)，模數(shù)轉(zhuǎn)換(102)，單片機(103)，顯示單元(104)，鍵盤(105)和存貯器(106)；放大器(101)的輸入端與光電傳感器(14)的輸出端連接，放大器(101)的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換(102)的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換(102)的輸出端與單片機(103)的I/O口連接，單片機(103)的另兩個I/O口分別與工件檢測器(2)、溫度傳感器(3)的輸出端連接，單片機(103)還分別與顯示單元(104)、鍵盤(105)、定標模型存貯器(106)和溫度調(diào)節(jié)控制器(8)連接，定標模型存貯器(106)內(nèi)固化有光譜預處理模塊和溫度校正模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于近紅外光譜的智能化黃酒酒齡快速鑒別裝置，其特征在于所述的濾光片(5)根據(jù)不同的樣品選擇最優(yōu)波段的近紅外窄帶濾光片，濾光片(5)的帶濾波段由酒類品種決定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于近紅外光譜的智能化黃酒酒齡快速鑒別裝置。將帶檢測夾具的檢測臺與光電傳感器裝在恒溫箱中，瓶頸部位的檢測夾具左側(cè)裝有近紅外發(fā)光二極管光源和濾光片；檢測夾具右側(cè)裝有光學透鏡，光學透鏡的出射面與光纖的接受面相對，光纖的出射端與光電傳感器的輸入端連接，濾光片的出射面通過檢測夾具上的入射光口與光學透鏡的接受面呈同軸對向設置，光學透鏡下方的檢測夾具側(cè)面上依次裝有溫度傳感器和工件檢測器。采用近紅外發(fā)光二極管，耗能少、適用性強、穩(wěn)定性強、結(jié)構(gòu)緊湊。測量時沒有移動部件，解決了分光器件轉(zhuǎn)動和樣品溫度不同造成的黃酒酒齡鑒別結(jié)果不準確的問題。本發(fā)明具有鑒別黃酒酒齡速度快，精度高，適合現(xiàn)場分析的優(yōu)點。
文檔編號G01N21/35GK1789981SQ20051006210
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月16日
發(fā)明者應義斌, 于海燕, 徐惠榮 申請人:浙江大學