[发明专利]蔗糖含量的实时检测方法和装置

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种蔗糖含量检测的技术领域，具体为一种采用高频电磁波的甘蔗或溶液中蔗糖含量的实时检测方法和装置。

(二)技术背景

糖业是关系国计民生的重要产业，蔗糖是其中的主要组成。但甘蔗收购时的科学定标定价问题一直以来没有得到很好的解决，这直接影响广大蔗农的收入，也给商家确定收购最佳时机造成困难。因而通过测定甘蔗的糖含量来确定甘蔗的品质、价格和工业加工时间就显得尤为重要。

糖含量的测量有很多方法，有化学方法、物理方法等，化学方法虽然精度高，但测量过程需加入各种试剂等待反应完成，耗时费事，不易用于工业自动化生产的在线测量以及甘蔗生长过程在线检测。物理方法有电测和光测两大类。光学测量仪器，如折光仪、近红外仪，成本高，而且也必须先制得溶液样品，难以适合田间作业，更不可能普及成为民用产品。电学测量，根据溶液或果品的电阻率的测量结果误差较大，实用性不能令人满意。专利号为200710048466.9的发明专利“蔗糖含量的实时检测方法和在线检测装置”用瞬间的电脉冲序列信号克服蔗糖溶液生物电场的影响，测得准确的糖含量，能满足甘蔗生长过程中蔗糖含量在线检测，也能满足蔗糖溶液实时在线检测。但需要将针形传感器刺入甘蔗皮内或浸及溶液才可得到糖含量值，在大量检测时费力费时，也对甘蔗造成损伤。故需要设计一种使用更简捷的甘蔗糖含量实时检测方法和装置。

(三)发明内容

本发明的目的是设计一种蔗糖含量的实时检测方法，该方法用高频电磁波技术实现了甘蔗或糖溶液的蔗糖含量无损实时检测。

本发明的另一目的是设计一种采用上述方法的蔗糖含量的实时检测装置，其传感器只要靠近甘蔗或糖溶液即可测得其糖含量。

本发明设计的蔗糖含量的实时检测方法为：待测物置于激励源产生的高频电场和磁场内，根据激励信号的频率的改变换算得到待测物的糖含量。所述高频电场和磁场的频率为600KHz到6MHz。

其原理为在高频电场和磁场中被测物所含离子分布发生改变，同时产生反向磁场。主磁场和反向磁场合成新的磁场，新磁链的变化改变了激励源的总电感量。由于电感的量的变化，进而使由电感L和电容C构成的激励源的谐振频率也随之改变。另外待测物糖含量不同、其电容率不同，所以在高频电场中其分布电容量也不同。两个参量合成后反向磁场进而使高频电场磁场激励源的频率发生改变。根据激励源频率变化增量与被测物蔗糖含量的关系，即可得到待测物的蔗糖含量。

根据上述蔗糖含量无损实时检测方法设计了蔗糖含量的实时检测装置，本装置包括传感器、微处理器、数据采集电路、显示器和电源；传感器为甘蔗糖含量检测传感器，其为可产生600KHz到1MHz的正弦波激励信号的激励源电路。甘蔗糖含量检测传感器输出端与数据采集电路相连。微处理器连接数据采集电路、显示器和电源。微处理器存储有不同糖含量的甘蔗在高频电磁场作用下产生的不同频率变化的增量数据及根据频率变化增量换算为甘蔗的糖含量的处理程序。

测量时，开启电源，然后将甘蔗糖含量检测传感器靠近或接触甘蔗外皮，甘蔗糖含量检测传感器变化的正弦波激励信号送入数据采集电路，进行滤波、放大、整形，将正弦波信号转换为方波脉冲信号，再送入微处理器，微处理器对频率数据进行处理，得到其频率变化的增量，然后根据所存储的频率变化增量大小与甘蔗糖含量或蔗糖溶液糖含量的关系，换算得到被测物的糖含量。

微处理器接有触发按键，按动触发按键一次，微处理器从数据采集电路读取数据一次。微处理器可就同一待测物重复采样检测，确保数据可靠真实。

本装置也可用于检测糖溶液的蔗糖含量。本装置配置了用于检测糖溶液蔗糖含量的溶液糖含量检测传感器。溶液糖含量检测传感器包括可产生1MHz到6MHz的正弦波激励信号的激励源电路，还配有放置蔗糖溶液的样器管，样品管处于激励源电路电感线圈的一端。样品管为内径0.3～1.0厘米、长2～5厘米，壁厚0.01～0.1厘米的玻璃管。微处理器还存储有不同糖含量的蔗糖溶液在高频电磁场作用下产生的不同频率变化的增量数据及根据频率变化增量换算为糖溶液的蔗糖含量的处理程序。数据采集电路连接双向开关固定端，双向开关的两个选择端分别连接甘蔗糖含量传感器和糖含量检测传感器。

电源经电源管理模块与微处理器连接。电源管理模块上接有电源开关。

微处理器接有无线传输模块，可经无线与上位机连接。

微处理器接有USB数据输出接口，可与打印机或外接存储器连接，检测数据可直接打印或存储于闪存。

微处理器接有复位电路，复位电路接有复位键，用于清屏。