新型牛肉新鲜度检测装置及方法.pdf

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410407002.2 (22)申请日 2014.08.18 G01N 21/25(2006.01) G01N 33/12(2006.01) (71)申请人 浙江工商大学 地址 310018 浙江省杭州市下沙高教园区学 正街 18 号 (72)发明人 惠国华 陈书剑 蔡艳萍 韩圆圆 刘伟 (74)专利代理机构 杭州杭诚专利事务所有限公 司 33109 代理人 尉伟敏 刘正君 (54) 发明名称 新型牛肉新鲜度检测装置及方法 (57) 摘要 本发明涉及一种新型牛肉新鲜度检测装置及 方法。解决现有技术中对牛肉新鲜度检测存在主 观不准确，。

2、 以及存在检测设备检测过程复杂的问 题。装置包括座体， 在座体上设置有浮池， 在浮池 内漂浮有托盘， 托盘通过磁力控制移动， 在座体上 方设置有调整支架， 调整支架上设置有照射光源， 座体内还设置有控制单元。控制单元通过对样品 反射光谱数据进行分析， 判断牛肉新鲜度。本发 明的优点是采用光谱检测方式， 能对样品进行无 损检测 ； 装置结构合理， 座体移动阻力小， 不会卡 壳， 操作和维护方便， 检测数据准确。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书8页 附图6页 (10)申请公布号 CN 104374710 A (43)申请公。

3、布日 2015.02.25 CN 104374710 A 1/3 页 2 1. 一种新型牛肉新鲜度检测装置， 其特征在于 ： 包括座体 (1)， 在座体上设置有浮池 (2)， 浮池内设有液体， 在浮池内漂浮有放置样本的圆形托盘 (3)， 在托盘边缘处设置有一对 永磁体 (6)， 在浮池两端处分别设置有电磁体一 (5)， 在托盘的底部上设置有定位杆 (7)， 在 浮池底部上沿中轴线排列设置有若干个与定位杆花键配合的定位旋转块 (8)， 在定位旋转 块的下部设置有吸附定位杆的电磁体二， 各定位旋转块联动相连， 在座体上方设置有调整 支架， 调整支架上设置有照射光源， 照射光源位于托盘的上方， 在座。

4、体内还设置有控制单元 (28)， 控制单元与照射光源、 调整支架、 电磁体一、 电磁体二、 定位旋转块控制相连 ； 照射光源 ： 对样品发射检测光束， 并能接收样品上的反射光信息， 反馈给控制单元 ； 控制单元 ： 控制照射光源、 调整支架、 电磁体一、 电磁体二、 定位旋转块工作， 根据照射 光源反馈的光谱信息， 通过随机共振分析计算出样品信噪比， 并同数据表比较后得出样品 新鲜度信息。 2.根据权利要求1所述的新型牛肉新鲜度检测装置， 其特征是所述浮池(2)为长方形， 浮池的宽度大于或等于托盘(3)直径长度， 浮池的长度大于或等于托盘直径1.5倍的长度， 所述永磁体 (6) 分别设置在托盘。

5、同一直径的两端处， 所述两个电磁体一设置在同一直线上 且设置在浮池两端的中间位置。 3. 根据权利要求 1 所述的新型牛肉新鲜度检测装置， 其特征是所述定位杆 (7) 竖直朝 下设置在托盘 (3) 底部， 定位杆的前端具有定位键 (9)， 定位键包括四条定位条 (16)， 定位 条构成为十字形， 且其中一对相对的定位条长度大于另一对相对的定位条长度， 定位条表 面为倾斜状， 使得定位键整体形成尖端的结构， 所述定位旋转块 (8) 上设置有与定位键互 补配合的定位槽 (10)。 4. 根据权利要求 1 或 3 所述的新型牛肉新鲜度检测装置， 其特征是所述定位旋转块 (8) 底部上设置有旋转轴 (。

6、14)， 旋转轴上连接有防水密封轴承 (11)， 防水密封轴承安装在 浮池 (2) 底部上， 在旋转轴的前端连接有第一锥形齿轮 (13)， 在第一锥形齿轮下方沿长度 方向设置有传动轴 (31)， 在传动轴上对应第一锥形齿轮处分别设置有第二锥形齿轮， 第一 锥形齿轮与第二锥形齿轮相啮合， 所述传动轴一端与步进电机 (15) 相连。 5. 根据权利要求 1 或 2 或 3 所述的新型牛肉新鲜度检测装置， 其特征是所述调整支架 (17) 包括第一杆体 (18)、 第二杆体 (19)、 旋转丝杆 (20) 和导向杆 (21)， 第一杆体竖直设 置， 所述照射光源 (4) 通过转轴 (29) 连接在第一。

7、杆体的下端上， 转轴与驱动其转动的第一 电机相连接， 第一杆体上端穿在轴承 (27) 上， 在轴承上部设置有第二电机 (25)， 第二电机 输出轴与第一杆体上端连接， 所述第二杆体与第一杆体相垂直设置， 第二杆体前端固定在 第一轴承上， 在第二杆体后端依次设置有螺纹套 (22) 和导向套 (23)， 所述旋转丝杆和导向 杆并排设置在座体 (1) 上， 螺纹套和导向套分别套置在旋转丝杆和导向杆上， 在旋转丝杆 下端连接有第三电机 (26)， 第一电机、 第二电机、 第三电机分别连接在控制单元 (28) 上。 6. 一种新型牛肉新鲜度检测方法， 采用权 1-5 任一项中的装置， 其特征是 ： 包括。

8、以下步 骤 ： 步骤一 ： 预先检测不同存放时间牛肉样品的挥发性基氮值， 得到与若干组与照射光源 所在位置对应的牛肉新鲜度阈值 ； 步骤二 ： 制备牛肉样品， 将样品放置在托架上， 调整好照射光源位置， 启动装置， 移动托 盘到旋转定位槽位置处， 对照射光源照射的检测点进行检测， 之后旋转托盘一个角度后对 权 利 要 求 书 CN 104374710 A 2 2/3 页 3 另一个检测点进行检测， 直到托盘旋转 360 度后， 再控制托盘前进到下一个旋转定位槽处 重复上述检测， 且在每个检测点上照射光源强度在照射过程中按照正切曲线增加然后按照 斜线下降变化， 控制单元采集反射光谱数据 ； 步骤。

9、三 ： 将各个检测点光谱数据代入随机共振模型中， 通过对一层随机共振模型进行 一阶、 二阶、 三阶求导， 得到二层随机共振模型， 并将一层随机共振模型通过四阶珑格库塔 算法， 计算出各个检测点信噪比输出值 ； 步骤四 ： 将各检测点信噪比输出值与其对应的新鲜度阈值进行比较得出各检测点信噪 比输出误差值， 然后对各信噪比输出误差值进行分类统计， 判断样品是否为新鲜。 7. 根 据 权 利 要 求 6 所 述 的 新 型 牛 肉 新 鲜 度 检 测 方 法，其 特 征 是 步 骤 二 中 将 采 集 的 各 光 谱 数 据 分 别 代 入 随 机 共 振 模 型 内，其 公 式 如 下， 其 中为。

10、 输 入 矩 阵， 包 括 周 期 性 正 弦 信 号 光谱测量信号Spect(t)， 以及内秉噪声N(t)， A是信号幅度， f是信号频 率， D 是外噪声强度， (t) 是外噪声， x(t) 为布朗运动粒子运动轨迹函数， t 是运动时间 ； 计算一层随机共振模型 V(x， t， ) 对于 x(t) 的一阶、 二阶和三阶导数， 并使得其等式 为 0， 得到二层随机共振模型， 设定噪声强度 D 0，Spect(t) 0， N(t) 0， 计算得到 A 的临界值 为将 Ac代入一层随机共振模型中， 并设定 x0(t) 0， sn0 0， 采用四阶珑 格库塔算法求解一层随机共振模型， 得到 ： 其。

11、中， 待定系数 ： k1 h(a(xn)2-b(xn)3+snn) 其中， xn为 x(t) 的 n 阶导数， snn是 S(t) 的 n 阶导数在 t 0 处的值， a、 b 为双稳态 势函数系数， h 是设定的计算步数。 对 x1(t)， x2(t)， xn+1(t) 进行积分， 得到 x(t)， 并得到 x(t) 在一层随机共振模型和 二层随机共振模型组成的双层随机系统产生随机共振时刻的位置xm值、 与xm相对应的共振 时刻 t1 及与 t1 所对应的噪声 D1， D1 为 D 中一个值 ； 然后通过公式 权 利 要 求 书 CN 104374710 A 3 3/3 页 4 计算各光谱数。

12、据输出的信噪比， 得到各检测点信噪比输出值， 其中 U a2/4b。 8. 根据权利要求 6 或 7 所述的新型牛肉新鲜度检测方法， 其特征是步骤四中输出 信噪比误差为将各检测点输出信噪比与对应检测点的新鲜度阈值进行计算， 其公式为 统计的过程为计算满足QEi5的输出信噪比误差的 个数， 记为 M1， 计算满足 QEi 5的输出信噪比误差的个数， 记为 M2， 若则做出 样品新鲜的判断， 若则做出样品不新鲜的判断， 若都否则返回步骤二对样品重 新检测并进行数据处理。 9. 根据权利要求 6 或 7 所述的新型牛肉新鲜度检测方法， 其特征是牛肉新鲜度阈值的 检测过程为 ： 每天检测一次牛肉的挥发。

13、性盐基氮数值， 直至某天样品的挥发性盐基氮数值 第一次超标， 则将该天样品进行步骤二至步骤三的操作， 得到的信噪比输出即为新鲜度阈 值。 权 利 要 求 书 CN 104374710 A 4 1/8 页 5 新型牛肉新鲜度检测装置及方法 技术领域 0001 本发明涉及一种食品检测领域， 尤其是涉及一种阻力小、 不卡壳、 操作简单快速、 检测准确的新型牛肉新鲜度检测装置， 以及该装置的检测方法。 背景技术 0002 肉类消费一直是食品消费的一个重要组成部分， 而牛肉是广大消费者比较喜爱的 食品。近年来， 人们生活观念的转变， 健康意识不断增强， 对肉类食品的质量和卫生条件要 求越来越严格， 肉类。

14、食品的安全， 关乎老百姓的生命安全和社会稳定， 控制肉类食品质量在 日常生活中就变得越来越重要。目前对牛肉新鲜度的检测技术有感官检测、 理化检测等。 感官检测往往受审评专家的经验、 心理与生理等因素的影响， 不同的审评师由于其嗜好、 情 绪、 性别以及感官灵敏度等影响， 可能难以获得一致的评定结果， 因此评定结果的准确性往 往难以保证。 理化检测需要一系列设备和装置来完成， 过程复杂， 检测时间长， 设备也复杂。 另外近年来还有一些学者开发出气相色谱检测方法， 虽然检测灵敏度也很好， 但这检测方 法是有损的。因此希望有一种能够快速、 简便、 准确无损检测冷鲜牛肉新鲜度的设备及方 法， 以便及时。

15、有序地对存储的牛肉进行检测， 以确保牛肉食品的安全。 目前也有一些检测设 备， 目前这些检测设备样品平台移动结构由滑轨或齿轮等机械结构构成， 存在阻力较大， 结 构复杂， 而且还容易卡壳， 维护不方 便的问题。 发明内容 0003 本发明主要是解决现有技术中对牛肉新鲜度检测存在主观不准确， 以及存在检测 设备检测过程复杂的问题， 提供了一种结构简单、 操作快速简便、 检测准确的新型牛肉新鲜 度检测装置。 0004 本发明另一个发明目的是解决了一般检测设备样品平台移动结构采用滑轨或齿 轮等机械结构， 存在阻力较大， 结构复杂， 容易卡壳， 维护不方便的问题， 提供了一种阻力 小、 不卡壳、 操作。

16、简单的新型牛肉新鲜度检测装置。 0005 本发明还提供了一种操作快速简便、 检测准确的新型牛肉新鲜度检测方法。 0006 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的 ： 一种新型牛肉新鲜 度检测装置， 包括座体， 在座体上设置有浮池， 浮池内设有液体， 在浮池内漂浮有放置样本 的圆形托盘， 在托盘边缘处设置有一对永磁体， 在浮池两端处分别设置有电磁体一， 在托盘 的底部上设置有定位杆， 在浮池底部上沿中轴线排列设置有若干个与定位杆花键配合的定 位旋转块， 在定位旋转块的下部设置有吸附定位杆的电磁体二， 各定位旋转块联动相连， 在 座体上方设置有调整支架， 调整支架上设置有照射光源， 。

17、照射光源位于托盘的上方， 在座体 内还设置有控制单元， 控制单元与照射光源、 调整支架、 电磁体一、 电磁体二、 定位旋转块控 制相连 ； 0007 照射光源 ： 对样品发射检测光束， 并能接收样品上的反射光信息， 反馈给控制单 元 ； 说 明 书 CN 104374710 A 5 2/8 页 6 0008 控制单元 ： 控制照射光源、 调整支架、 电磁体一、 电磁体二、 定 位旋转块工作， 根据 照射光源反馈的光谱信息， 通过随机共振分析计算出样品信噪比， 并同数据表比较后得出 样品新鲜度信息。 0009 本发明能够控制托盘进行精确的移动和旋转， 使得装置能对托盘上样品进行多方 位的检测。托。

18、盘采用漂浮形式， 并通过磁力控制移动。而传统采用机械移动的结构， 如滑动 机构， 其需要设置横向和竖向的滑动装置， 结构比较复杂， 且机械结构在移动时阻力大， 并 且容易出现卡壳的问题， 维护也不方便。相比传统机械移动的结构， 本发明克服了这些缺 陷， 漂浮减少了移动带来的阻力， 且无需设置滑动装置， 结构更简单， 也避免了卡壳的问题， 通过电磁体吸附进行控制移动， 操作简单方便。各定位旋转块通过电磁体二对定位杆进行 吸附， 能够准确控制托盘移动距离， 定位旋转块能进行旋转， 带动定位杆使得托盘旋转， 使 得照射光源能够全方位的对样品上进行采样。调节支架能够调节照射光源的位置。座体上 设置有控。

19、制前进、 后退和旋转的控制按键， 控制单元根据控制按键控制电磁体一对托盘进 行吸附移动， 控制定位旋转块旋转对托盘进行转动， 控制单元同时控制照射光源工作， 照射 光源将检测到的信息发送给控制单元， 控制单元对信息进行分析计算， 的而出信噪比值， 在 控制单元内还存储有预先设定好的牛肉各新鲜度标准值数据表， 通过与计算得出的信噪比 值比较后得出样品新鲜度。照射光源采用卤素灯或激光发射器。工作时， 操作人员通过按 下控制按键进行操作， 电磁体一和电磁体二工作， 电磁体一吸附托盘上的永磁体， 推动托盘 在浮池内移动， 当定位杆移动至其中一个定位旋转块上方时， 在电磁体二的磁力吸附下， 定 位杆被吸。

20、入到定位旋转块内并与定位旋转块相配合， 步进电机旋转带动定位旋转块转动， 进而带动托盘进行转动， 转动一定角度停止， 照射光源进行检 查， 检查后继续旋转， 直到旋 转 360 度后电磁体二停止工作， 磁力消失， 托盘在浮力的作用下上移， 定位杆脱离定位旋转 块， 接下来继续操作控制按钮控制托盘前进或后推， 重复上面的操作。 0010 作为一种优选方案， 所述浮池为长方形， 浮池的宽度大于或等于托盘直径长度， 浮 池的长度大于或等于托盘直径 1.5 倍的长度， 所述永磁体分别设置在托盘同一直径的两端 处， 所述两个电磁体一设置在同一直线上且设置在浮池两端的中间位置。该浮池的宽度与 托盘相等或略。

21、宽一点， 这样托盘在浮池内不会进行横向的移动， 在电磁体一的吸附下进行 前后的直线运动。浮池的长度等于或略大于托盘直径的 1.5 倍， 托盘移动不会脱离出照射 光源照射范围。 永磁体对称设置在两端处， 与浮池两端的电磁体一相对应， 电磁体一对永磁 体进行吸附或推动， 打动托盘进行移动。 0011 作为一种优选方案， 所述定位杆竖直朝下设置在托盘底部， 定位杆的前端具有定 位键， 定位键包括四条定位条， 定位条构成为十字形， 且其中一对相对的定位条长度大于另 一对相对的定位条长度， 定位条表面为倾斜状， 使得定位键整体形成尖端的结构， 所述定位 旋转块上设置有与定位键互补配合的定位槽。 定位杆在。

22、电磁体二的吸附下与定位旋转块配 合连接， 使得定位旋转块可以带动定位杆旋转。该定位键采用前后长度与左右长度不一样 的结构， 限定了定位杆插入定位旋转块的位置， 即定位杆插入每个定位旋转块后， 托盘上的 永磁体位于与电磁体一对齐的方向上， 这样在 360 度旋转结束后永磁体与电磁体还是保持 在同一直线上， 无需对永磁体进行位置调节， 便于电磁体一对永磁体继续进行吸附移动。 0012 作为一种优选方案， 所述定位旋转块底部上设置有旋转轴， 旋转 轴上连接有防水 密封轴承， 防水密封轴承安装在浮池底部上， 在旋转轴的前端连接有第一锥形齿轮， 在第一 说 明 书 CN 104374710 A 6 3/。

23、8 页 7 锥形齿轮下方沿长度方向设置有传动轴， 在传动轴上对应第一锥形齿轮处分别设置有第二 锥形齿轮， 第一锥形齿轮与第二锥形齿轮相啮合， 所述传动轴一端与步进电机相连。 定位旋 转块通过防水密封轴承连接， 防止了液体渗漏。 定位旋转块之间通过传动锥齿相啮合， 形成 了联动结构， 只需设置一个步进电机就能带动所有定位旋转块进行旋转。 0013 作为一种优选方案， 所述调整支架包括第一杆体、 第二杆体、 旋转丝杆和导向杆， 第一杆体竖直设置， 所述照射光源通过转轴连接在第一杆体的下端上， 转轴与驱动其转动 的第一电机相连接， 第一杆体上端穿在第一轴承上， 在第一轴承上部设置有第二电机， 第二 。

24、电机输出轴与第一杆体上端连接， 所述第二杆体与第一杆体相垂直设置， 第二杆体前端固 定在第一轴承上， 在第二杆体后端依次设置有螺纹套和导向套， 所述旋转丝杆和导向杆并 排设置在座体上， 螺纹套和导向套分别套置在旋转丝杆和导向杆上， 在旋转丝杆下端连接 有第三电机， 第一电机、 第二电机分别连接在控制单元上。调整支架能够调整照射光源位 置。在工作开始前通过调整支架将照射光源位置调整到要求的位置， 通过第一电机能对照 射光源进行旋转， 能够调节的入射角度。 通过第二电机驱动能对第一杆体进行旋转调节， 通 过第三电机驱动旋转丝杆， 能够调节第二杆体在垂直方向上的位置， 即对照射光源的高度 进行调节。。

25、 0014 新型牛肉新鲜度检测方法， 包括以下步骤 ： 0015 步骤一 ： 预先检测不同存放时间牛肉样品的挥发性基氮值， 得到与若干组与照射 光源所在位置对应的牛肉新鲜度阈值 ； 0016 步骤二 ： 制备牛肉样品， 将样品放置在托架上， 调整好照射光源位置， 启动装置， 移 动托盘到旋转定位槽位置处， 对照射光源照射的检测点进行检测， 之后旋转托盘一个角度 后对另一个检测点进行检测， 直到托盘旋转 360 度后， 再控制托盘前进到下一个旋转定位 槽处重复上述检测， 且在每个检测点上照射光源强度在照射过程中按照正切曲线增加然后 按照斜线下降变化， 控制单元采集反射光谱数据 ； 0017 步骤。

26、三 ： 将各个检测点光谱数据代入随机共振模型中， 通过对一层随机共振模型 进行一阶、 二阶、 三阶求导， 得到二层随机共振模型， 并将一层随机共振模型通过四阶珑格 库塔算法， 计算出各个检测点信噪比输出值 ； 0018 步骤四 ： 将各检测点信噪比输出值与设定的阈值进行比较， 判断检测点为白色光 谱还是红色光谱， 然后对白色光谱和红色光谱的检测点进行统计， 判断样品的品质。 0019 作为一种优选方案， 步骤二中将采集的各光谱数据分别代入随机共振模型内， 其 公式如下， 0020 0021 其中为输入矩阵， 包括周期性正弦信号 光谱测量信号Spect(t)， 以及内秉噪声N(t)， A是信号幅。

27、度， f是信号频 率， D 是外噪声强度， (t) 是外噪声， x(t) 为布朗运动粒子运动轨迹函数， t 是运动时间 ； 0022 计算一层随机共振模型 V(x， t， ) 对于 x(t) 的一阶、 二阶和三阶导数， 并使得其 等式为 0， 得到二层随机共振模型， 0023 说 明 书 CN 104374710 A 7 4/8 页 8 0024 设定噪声强度 D 0，Spect(t) 0， N(t) 0， 计算得到 A 的临 界值为将 Ac代入一层随机共振模型中， 并设定 x0(t) 0， sn0 0， 采用四 阶珑格库塔算法求解一层随机共振模型， 得到 ： 0025 0026 其中， 待定。

28、系数 ： 0027 k1 h(a(xn)2-b(xn)3+snn) 0028 0029 0030 0031 其中， xn为 x(t) 的 n 阶导数， snn是 S(t) 的 n 阶导数在 t 0 处的值， a、 b 为双 稳态势函数系数， h 是设定的计算步数， 0032 对 x1(t)， x2(t)， xn+1(t) 进行积分， 得到 x(t)， 并得到 x(t) 在一层随机共振模 型和二层随机共振模型组成的双层随机系统产生随机共振时刻的位置xm值、 与xm相对应的 共振时刻 t1 及与 t1 所对应的噪声 D1， D1 为 D 中一个值 ； 0033 然后通过公式 0034 0035 计。

29、算各光谱数据输出的信噪比， 得到各检测点信噪比输出值， 其中 U a2/4b。 在实际工程测量中， 测量的数据通常包含目标信号和干扰噪声， 如果目标信号被强背景噪 声所掩盖， 我们是无法准确检测到的。 在随机共振的帮助下， 内秉噪声被削弱而目标信号微 弱信号则被有效放大， 使得目标信号有可能被捕捉到。有时候由于目标信号过于微弱和背 景噪声太强， 单层随机共振并不能有效的降低系统噪声， 因此就需要将单层随机共振输出 信号再次送到下一层随机共振系统中进行分析， 这样可以最终实现目标微弱信号测量的目 的。 0036 作为一种优选方案， 步骤四中各检测点输出信噪比误差为将各检测点输出信噪比 与对应检测。

30、点的新鲜度阈值进行计算， 其公式为 统 计的过程为计算满足QEi5的输出信噪比误差的个数， 记为M1， 计算满足QEi5的输 出信噪比误差的个数， 记为 M2， 若则做出样品新鲜的判断， 若 则做 说 明 书 CN 104374710 A 8 5/8 页 9 出样品不新鲜的判断， 若都否则返回步骤二对样品重新检测并进行数据处理。 0037 作为一种优选方案， 牛肉新鲜度阈值的检测过程为 ： 每天检测一次牛肉的挥发性 盐基氮数值， 直至某天样品的挥发性盐基氮数值第一次超标， 则将该天样品进行步骤二至 步骤三的操作， 得到的信噪比输出即为新鲜度阈值。 0038 因此， 本发明的优点是 ： 采用光谱。

31、检测方式， 能对样品进行无损检测 ； 装置结构合 理， 座体移动阻力小， 不会卡壳， 操作和维护方便， 检测数据准确。 附图说明 0039 附图 1 是本发明的一种结构示意图 ； 0040 附图 2 是本发明中座体的一种俯视透视结构示意图 ； 0041 附图 3 是附图 1 中 A 处的结构放大示意图 ； 0042 附图 4 是本发明中定位键的一种俯视结构示意图 ； 0043 附图 5 是本发明的控制部分的一种电路框示图 ； 0044 附图 6 是本发明中方法的一种流程示意图 ； 0045 附图 7 是本发明中照射光源变换曲线图。 0046 1-座体 2-浮池 3-托盘 4-照射光源 5-电磁。

32、体一 6-永磁体 7-定位杆 8-定位 旋转块 9- 定位键 10- 定位槽 11- 防水密封轴承 12- 永磁体二 13- 传动齿轮 14- 旋转轴 15- 步进电机 16- 定位条 17- 调整支架 18- 第一杆体 19- 第二杆体 20- 旋转丝杆 21- 导 向杆 22- 螺纹套 23- 导向套 24- 第一电机 25- 第二电机 26- 第三电机 27- 轴承 28- 控 制单元 29- 转轴 具体实施方式 0047 下面通过实施例， 并结合附图， 对本发明的技术方案作进一步具体的说明。 0048 实施例 ： 0049 本实施例一种新型牛肉新鲜度检测装置， 如图1和图2所示， 包括。

33、座体1， 在座体上 设置有浮池2， 该浮池为一方形槽体， 在浮池内设有液体， 该液体为水或重油。 在浮池内漂浮 有放置样本的托盘 3， 托盘为圆形， 浮池的长度为托盘直径的 1.5 倍， 浮池的宽度与托盘直 径一样， 这样托盘正好嵌入在浮池内， 且只能沿着浮池长度方向移动， 为了便于托盘在浮池 内移动， 浮池的长度和宽度会有一点增加。在托盘边缘处设置有一对永磁体 6， 这对永磁体 设置在托盘同一直径的两 端处。在浮池两端处分别设置有电磁体一 5， 在座体上设置有控 制电磁体一的控制按键， 这些控制按键包括有前进按键、 后退按键、 定位杆吸附按键、 旋转 按键， 可以控制浮池两端电磁体一的电磁力。

34、， 通过对托盘上永磁体的吸附， 使得托盘进行移 动。 座体内设置有控制单元26， 各控制按键分布与控制单元输入端连接， 电磁体一与控制单 元 28 输出端连接。 0050 在托盘的底部上设置有定位杆 7， 在浮池底部上沿中轴线排列设置有若干个与定 位杆花键配合的定位旋转块 8， 定位旋转块为一圆形块状， 在浮池底部开有圆槽， 定位旋转 块嵌入在圆槽内。 本实施例中以设置五个定位旋转块为例， 五个定位旋转块均匀间隔排列。 在定位杆的前端上设置有定位键 9， 如图 4 所示， 该定位键包括四条定位条 16， 定位条构成 为十字形， 且其中一对相对的定位条长度大于另一对相对的定位条长度， 定位条表面。

35、为倾 说 明 书 CN 104374710 A 9 6/8 页 10 斜状， 使得定位键整体形成尖端的结构。在定位旋转块表面上设置有与定位键相配合的定 位槽10。 如图3所示， 定位旋转块底部设有旋转轴14， 旋转轴上套有防水密封轴承11， 防水 密封轴承设置在旋转轴根部， 防水密封轴承密封固定在浮池底部的圆槽内。在定位旋转块 的下方设置有电磁体二 12， 在旋转轴的前端上第一锥形齿轮 13， 在第一锥形齿轮下方沿长 度方向设置有传动轴 31， 在传动轴上对应第一锥形齿轮处分别设置有第二锥形齿轮， 第一 锥形齿轮与第二锥形齿轮相啮合， 传动轴一端与步进电机 (15) 相连， 这样构成一个传动机。

36、 构。如图 5 所示， 步进电机、 电磁体二、 电磁体一受控连接于控制单元 28。 0051 如图 1 所示， 在座体浮池的右侧位置处上安装有调节支架 17， 该调节支架包括第 一杆体 18、 第二杆体 19、 旋转丝杆 20 和导向杆 21， 第一杆体竖直设置， 在第一杆体的前端 上通过转轴 27 设置有照射光源 4， ， 转轴与驱动其转动的第一电机 24 相连接。第一杆体上 端穿在轴承 29 上， 在轴承上部设置有第二电机 25， 第二电机输出轴与第一杆体上端连接， 第二杆体与第一杆体相垂直设置， 第二杆体前端固定在第一轴承上， 在第二杆体后端依次 设置有螺纹套 22 和导向套 23， 旋。

37、转丝杆和导向杆并排竖直设置在座体 1 上， 螺纹套和导向 套分别套置在旋转丝杆和导向杆上， 在旋转丝杆下端连接有第三电机26。 如图5所示， 步进 电机、 第一电机、 第二电机、 第三电机分别连接在控制单元上， 由控制单元控制工作。 0052 在对装置进行操作时， 其操作过程为 ： 0053 将制作好的牛肉样品放置在托盘上， 将托盘移动至最图 2 中浮池最右侧的位置， 调整照射光源的位置， 使得照射光源位于托盘中心处。然后启动装置。按下前进控制按 键， 电磁体一开始工作， 位于左侧的电磁体一吸附力大于右侧的电磁体一吸附力， 这样使得 托盘往左侧进行移动， 在托盘底部的定位杆移动至第一个定位旋转。

38、块上方时， 按下前进控 制按键时， 电磁体二工作， 此时就将定位杆向下吸附， 定位杆前端上的定位键卡入到定位槽 内， 配合完毕后， 按下旋转控制按键， 控制单元控制步进电机工作， 步进电机控制托盘旋转 一个角度， 如设定为 30 度， 在旋转过 30 度后停止， 控制单元控制照射光源对样品上此时的 检测点进行检测， 检测完毕后， 继续转过 30 度， 再进行检测， 如此反复直至托盘旋转了 360 度， 旋转停止。然后继续按下前进控制按键， 重复上述的操作， 直至托盘前进到最后一个定 位旋转块位置处。 这些过程为操作人员手动操作， 也可以设置有自动操作按键， 该自动操作 按键按下后， 装置自动按。

39、照上述的过程将操作执行一遍， 完成检 测。检测完成后数据收集 到控制单元内， 由控制单元对数据进行处理， 最后得出结果。 0054 如图 6 所示， 给出了整个对牛肉新鲜度检测的方法步骤， 包括 ： 0055 步骤一 ： 预先检测不同存放时间牛肉样品的挥发性基氮值， 得到与若干组与照射 光源所在位置对应的牛肉新鲜度阈值 ； 其具体为每天检测一次牛肉的挥发性盐基氮 TVB-N 值， 直至某天样品的挥发性盐基氮数值第一次超标， 则将该天样品预先进行以下步骤二至 步骤三的操作， 此时得到的各个检测点的信噪比输出 SNRthre1、 SNRthre2、 SNRthrei， i 1，m， 即为新鲜度阈值。

40、， m 为检测点数量。检测时， 也是按照上面的装置操作过程进行。 0056 步骤二 ： 制备牛肉样品， 牛肉样品厚度为 2mm-10mm， 本实施例中采用 5mm 厚度的样 品。将样品放置在托架上， 调整好照射光源位置， 启动装置， 操作也是按照上述装置操作过 程进行， 并且在每个检测点上照射光源强度在照射过程中按照正切曲线增加然后按照斜线 下降变化。检测结束后控制单元采集到所有反射光谱数据。 0057 步骤三 ： 将各个检测点光谱数据代入随机共振模型中， 通过对一层随机共振模型 说 明 书 CN 104374710 A 10 7/8 页 11 进行一阶、 二阶、 三阶求导， 得到二层随机共振。

41、模型， 并将一层随机共振模型通过四阶珑格 库塔算法， 计算出各个检测点信噪比输出值。其具体过程为 ： 0058 将 采 集 的 各 光 谱 数 据 分 别 代 入 随 机 共 振 模 型 内，其 公 式 如 下， 其 中为 输 入 矩 阵， 包 括 周 期 性 正 弦 信 号 光谱测量信号 Spect(t)， 以及内秉噪声 N(t)， A 是信号幅度， f 是信号 频率， D 是外噪声强度， (t) 是外 噪声， x(t) 为布朗运动粒子运动轨迹函数， t 是运动时 间 ； 0059 计算一层随机共振模型 V(x， t， ) 对于 x(t) 的一阶、 二阶和三阶导数， 并使得其 等式为 0， 。

42、得到二层随机共振模型， 0060 0061 设定噪声强度 D 0，Spect(t) 0， N(t) 0， 计算得到 A 的临 界值为将 Ac代入一层随机共振模型中， 并设定 x0(t) 0， sn0 0， 采用四 阶珑格库塔算法求解一层随机共振模型， 得到 ： 0062 0063 其中， 待定系数 ： 0064 k1 h(a(xn)2-b(xn)3+snn) 0065 0066 0067 0068 其中， xn为 x(t) 的 n 阶导数， snn是 S(t) 的 n 阶导数在 t 0 处的值， a、 b 双稳 态势函数系数， h 是设定的计算步数。 0069 对 x1(t)， x2(t)， 。

43、xn+1(t) 进行积分， 得到 x(t)， 并得到 x(t) 在一层随机共振模 型和二层随机共振模型组成的双层随机系统产生随机共振时刻的位置xm值、 与xm相对应的 共振时刻 t1 及与 t1 所对应的噪声 D1， D1 为 D 中一个值 ； 0070 然后通过公式 0071 0072 计算各光谱数据输出的信噪比， 得到各检测点信噪比输出值， 其中 U a2/4b。 0073 步骤四 ： 将各检测点信噪比输出值与其对应的新鲜度阈值进行比较得出各检测点 说 明 书 CN 104374710 A 11 8/8 页 12 信噪比输出误差值， 然后对各信噪比输出误差值进行分类统计， 判断样品是否为新。

44、鲜。 0074 将各检测点输出信噪比误差为将各检测点输出信噪比与对应检测点的新鲜度 阈值进行计算， 其公式为 统计的过程为计算满足 QEi5的输出信噪比误差的个数， 记为M1， 计算满足QEi5的输出信噪比误差的个数， 记为 M2， 若则做出样品新鲜的判断， 若 则做出样品不新鲜的判断， 若都否则返回步骤二对样品重新检测并进行数据处理。 0075 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。 本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代， 但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。 0076 尽管本文较多地使用了。

45、座体、 浮池、 托盘、 照射光源、 电磁体一等术语， 但并不排除 使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质 ； 把 它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。 说 明 书 CN 104374710 A 12 1/6 页 13 图 1 说 明 书 附 图 CN 104374710 A 13 2/6 页 14 图 2 说 明 书 附 图 CN 104374710 A 14 3/6 页 15 图 3 说 明 书 附 图 CN 104374710 A 15 4/6 页 16 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 104374710 A 16 5/6 页 17 图 6 说 明 书 附 图 CN 104374710 A 17 6/6 页 18 图 7 说 明 书 附 图 CN 104374710 A 18 。