CN209640219U - 一种简易光谱检测器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种简易光谱检测器，包括：环形避光海绵、环形LED灯组、收光组件、分光组件、光传感器阵列、ARM微型计算机以及壳体，所述环形LED灯组设置在检测口下方，环形LED灯组包括六组不同波段的LED灯组；所述收光组件垂直于检测口设置在壳体内，收光组件为一个石英棒；所述分光组件由七个不同波长的窄带滤光片组成，分光组件下方设置光传感器阵列，所述光传感器阵列由七个敏感区处于近红外段的硅光电池组成。本实用新型利用近红外光谱无损检测技术，使光谱采集装置经济、简单、高效，采用了对水果内部品质敏感的特定波长的近红外LED灯配合不同滤光组件的形式，解决了光源发热对检测的影响，提高了检测仪的实用价值和通用性。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学无损快速检测技术，特别是涉及一种简易光谱检测器。
背景技术
随着国民经济的不断发展和生活水平不断提高，国内外的消费者对新鲜水果的品质有了更高的要求。从过去单一的追求外观形状、色泽、有无虫眼等发展到酸度、甜度、有无农药残存等内部品质的要求，这使得高品质的水果需求量不断上涨。
公告号为CN103048277A的一种近红外光谱无损检测水果内部品质的系统及方法，其采集探头内部布放有校正轮和步进电机，校正轮上设置有白板、黑板和通孔，通过微型计算机控制步进电机转动，自动采集参考光谱、暗光谱和样品光谱，进行光谱的自动标定，其不足之处是步进电机存在丢步的情况且易受到检测仪的振动导致反光片位置偏移，使得采集的光谱信号存在一定的偏差，导致系统的稳定性和检测准确度得不到保证；
公告号为106769945A的一种便携式猕猴桃内部品质无损检测光纤探头，减小了猕猴桃果皮及果皮绒毛对获取稳定光谱数据的影响，其不足之处是探头加工难度大，机械强度低，容易折损，不能用于手持灵活测量的形式；
公告号为CN204556492U的一种便携式水果成熟度检测装置，避免了在水果背侧面行成镜面反射导致检测结果误差较大的问题，其不足之处是光谱仪内置于手把中容易受振动、温度影响，且结构复杂，携带不便；
公告号为CN101876630A的一种基于LED组合光源的便携式水果品质无损检测装置，其不足之处是波段数量有限，不能提供足够的光谱信息。对侧打光，使得发光不均匀，检测到的光谱稳定性变差，增大检测的误差；
以上专利检测水果内部品质均采用固定的数学模型，被测水果受产地、气候、品种的影响差异性较大，存在检测指标单一和模型适应性不强等问题。近红外光谱检测核心光谱采集部件都是商业化的微型光纤光谱仪，外围电路结构复杂、对使用环境要求较高，不适合户外使用且价格高昂。目前还未见到模型可快速优化升级，光谱采集装置简易的便携式水果内部品质检测装置。为了丰富模型的检测指标，增强模型对不同水果的适应性，同时提高检测仪的实用价值，需要开发模型适应性强，检测指标多样化的可方便随身携带的水果内部品质检测器。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题是提供一种简易光谱检测器用于水果内部品质的快速检测，实现检测模型的多样化和较强的适应性，提高检测器的实用价值。
为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种简易光谱检测器，包括：环形避光海绵、环形LED灯组、收光组件、分光组件、光传感器阵列、ARM微型计算机以及壳体，壳体由底板和上盖通过螺钉紧固或卡扣配合固定组成，壳体的上部设有检测口，检测口处由外至内依次设置环形避光海绵、环形LED灯组、收光组件，环形避光海绵设于检测口上方；
所述环形LED灯组设置在检测口下方，环形LED灯组包括六组不同波段的LED灯组，每组灯组包括三个近红外LED灯珠，灯珠按环形阵列布置；
所述收光组件垂直于检测口设置在壳体内，收光组件为一个石英棒，石英棒一端置于环形LED灯组中心圆位置，且与中心圆同心设置，石英棒另一端置于分光组件之上；
所述分光组件由七个不同波长的窄带滤光片组成，分光组件下方设置光传感器阵列，所述光传感器阵列由七个敏感区处于近红外段的硅光电池组成，其中，位于光传感器阵列的圆心处安装一个硅光电池，其余六个硅光电池环形阵列布置；
所述ARM微型计算机安装在壳体内，并分别连接环形LED灯组和光传感器阵列。
所述壳体的背部还设置OLED屏，所述OLED屏与ARM微型计算机连接。
所述壳体上还设置用于控制环形LED灯组电源通断以及ARM微型计算机信号采集的触动开关。
所述壳体的底部还设置USB数据接口，USB数据接口与ARM微型计算机电连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型利用近红外光谱无损检测技术，摆脱了使用光谱仪采集连续光谱的传统检测方式，使光谱采集装置经济、简单、高效，采用了对水果内部品质敏感的特定波长的近红外LED灯配合不同滤光组件的形式，解决了光源发热对检测的影响，提高了检测仪的实用价值和通用性，使检测仪更加经济、便携、操作更加简单且使用场合更加多样化。
附图说明
图1是本实用新型的分解结构示意图；
图2是本实用新型正面的结构示意图。
图3是本实用新型背面的结构示意图。
图4是本实用新型的检测流程图。
其中，1-环形避光海绵、2-环形LED灯组、3-收光组件、4-分光组件、5-光电传感器阵列、6-ARM微型计算机、7-壳体、8-OLED屏、9-触动开关，10-数据接口。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。
如图1、2、3所示，一种简易光谱检测器，包括：环形避光海绵1、环形LED灯组2、收光组件3、分光组件4、光传感器阵列5、ARM微型计算机6以及壳体7，壳体7由底板和上盖通过螺钉紧固或卡扣配合固定组成，壳体7的上部设有检测口，检测口处由外至内依次设置环形避光海绵1、环形LED灯组2、收光组件3，环形避光海绵1设于检测口上方，用于贴合待测水果表面，起到避除外界光和LED光的作用；
环形LED灯组2设置在检测口下方，环形LED灯组2包括多个环形阵列布置的LED灯珠，具体的为：包括六组不同波段的LED灯组，每组灯组包括三个近红外LED灯珠，环形 LED灯组2用于发出光线均匀照射到待测水果；
收光组件3垂直于检测口设置在壳体7内，收光组件3为一个石英棒，石英棒一端置于环形LED灯组2中心圆位置，且与中心圆同心设置，石英棒另一端置于分光组件4之上，收光组件3用于接收从待测水果透射出的光线并传导给分光组件4；
分光组件4由七个不同波长的窄带滤光片组成，分光组件4下方设置光传感器阵列5，光传感器阵列5由七个敏感区处于近红外段的硅光电池组成，其中，位于光传感器阵列5的圆心处安装一个硅光电池，其余六个硅光电池环形阵列布置；
ARM微型计算机6安装在壳体7内，并分别连接环形LED灯组2、光传感器阵列5和OLED屏8，所述OLED屏8设置在壳体体7的背面。
壳体7上还设置用于控制环形LED灯组2电源通断以及ARM微型计算机6信号采集的触动开关。
壳体7的底部还设置USB数据接口10，USB数据接口10与ARM微型计算机6电连接，用于输出检测数据和数学模型的更新。
如图4，本实用新型在使用时，将待测水果紧贴检测口，触动壳体7上的触动开关9，光传感器阵列5检测暗场光，近红外环形LED灯组2按波长大小依次点亮发光，发出的光直接照射至上方的水果检测口，光线照射到待测水果表面，一部分照射进待测水果内部，与水果检测区域的组织发生作用后被检测口正中央的收光组件3接收，成为分光组件4采集到的原始复合光；分光组件4将复合光滤波成为7个特定波长的光由下方的光传感器阵列5接收转变成电信号传递给ARM微型计算机6，检测软件根据被测水果的预测数学模型进行水果内部品质相关指标的计算分析，最终的结果显示在OLED屏8上。
以上仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型的说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种简易光谱检测器，包括：环形避光海绵(1)、环形LED灯组(2)、收光组件(3)、分光组件(4)、光传感器阵列(5)、ARM微型计算机(6)以及壳体(7)，所述壳体(7)由底板和上盖通过螺钉紧固或卡扣配合固定组成，其特征在于：所述壳体(7)的上部设有检测口，所述检测口处由外至内依次设置环形避光海绵(1)、环形LED灯组(2)、收光组件(3)，所述环形避光海绵(1)设于检测口上方；
所述环形LED灯组(2)设置在检测口下方，环形LED灯组(2)包括六组不同波段的LED灯组，每组灯组包括三个近红外LED灯珠，灯珠呈环形阵列布置；
所述收光组件(3)垂直于检测口设置在壳体(7)内，收光组件(3)为一个石英棒，石英棒一端置于环形LED灯组(2)中心圆位置，且与中心圆同心设置，石英棒另一端置于分光组件(4)之上；
所述分光组件(4)由七个不同波长的窄带滤光片组成，分光组件(4)下方设置光传感器阵列(5)，所述光传感器阵列(5)由七个敏感区处于近红外段的硅光电池组成，其中，位于光传感器阵列(5)的圆心处安装一个硅光电池，其余六个硅光电池环形阵列布置；
所述ARM微型计算机(6)安装在壳体(7)内，并分别连接环形LED灯组(2)、光传感器阵列(5)。
2.根据权利要求1所述的一种简易光谱检测器，其特征在于：所述壳体(7)的背部还设置OLED屏(8)，所述OLED屏(8)与ARM微型计算机(6)连接。
3.根据权利要求2所述的一种简易光谱检测器，其特征在于：所述壳体(7)上还设置用于控制环形LED灯组(2)电源通断以及ARM微型计算机(6)信号采集的触动开关(9)。
4.根据权利要求3所述的一种简易光谱检测器，其特征在于：所述壳体(7)的底部还设置USB数据接口(10)，USB数据接口(10)与ARM微型计算机(6)电连接。
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