[发明专利]一种水果内部品质评价的光谱仪及衰减斜率计算方法

权利要求书

1.一种水果内部品质评价的光谱仪，其特征在于：包括：计算机(1)、半导体激光器(2)、准直镜(3)、多模光纤(4)、非接触式探头(5)、单模光纤(7)、单光子探测器(8)、数据采集卡(9)和光衰减器(14)；

其中，半导体激光器(2)出光口前设置准直镜(3)，半导体激光器(2)发射的激光经准直镜(3)准直后的导入光衰减器(14)，通过光衰减器调节入射激光的强度；

光衰减器(14)出光口采用FC接口接多模光纤(4)的一端；

多模光纤(4)的另一端通过FC接口垂直固定于非接触式探头(5)；

单模光纤(7)的一端通过FC接口垂直固定于非接触式探头(5)，另一端连接单光子探测器(8)；非接触式探头(5)采集到的断续的随机光子流经过单模光纤(7)传输至单光子探测器(8)，并由单光子探测器(8)转换为电脉冲流；

单光子探测器(8)与数据采集卡(9)的输入端电性连接；数据采集卡(9)根据所述电脉冲流对单位时间内的光子总数进行采样；

数据采集卡(9)的输出端电性连接至计算机(1)；计算机(1)获取数据采集卡(9)的采样结果并存储于内存，进行光强的归一化计算。

2.如权利要求1所述的一种水果内部品质评价的光谱仪，其特征在于：所述准直镜(3)为非球面透镜准直镜。

3.如权利要求1所述的一种水果内部品质评价的光谱仪，其特征在于：所述非接触式探头(5)包括：成像镜头(6)、长通滤光片(12)、光源和探测器光纤探头板(13)；长通滤光片(12)与成像镜头(6)同轴设置，且安装在成像镜头(6)前方，光源和探测器光纤探头板(13)安装在成像镜头(6)的像平面处；成像镜头(6)、长通滤光片(12)、光源和探测器光纤探头板(13)用壳体封装后组成非接触式探头(5)。

4.如权利要求3所述的一种水果内部品质评价的光谱仪，其特征在于：所述壳体的材质为铝合金。

5.如权利要求3所述的一种水果内部品质评价的光谱仪，其特征在于：多模光纤(4)通过FC接口垂直固定于光源和探测器光纤探头板(13)，探测用的单模光纤(7)通过FC接口垂直固定于光源和探测器光纤探头板(13)。

6.如权利要求1所述的一种水果内部品质评价的光谱仪，其特征在于：数据采集卡(9)带有数字I/O线的(8)通道计数器；数据采集卡(9)的所述计数器通过所述电脉冲流对单位时间内的光子总数进行采样。

7.一种水果内部品质评价的衰减斜率计算方法，应用于如权利1-6任意一项所述的一种水果内部品质评价的光谱仪中；其特征在于：所述一种水果内部品质评价的衰减斜率计算方法，具体包括如下步骤：

S101：半导体激光器(2)发射激光，所述激光通过准直镜(3)准直后进入多模光纤(4)，多模光纤(4)中的激光通过非接触式探头(5)入射至待测水果(11)表面；

S102：入射至待测水果(11)的激光进入水果(11)组织内部被散射，在水果(11)组织表面与入射位置不同距离溢出漫射光，漫射光由非接触式探头(5)收集后进入单模光纤(7)，单模光纤(7)采集到的断续的随机光子流由单光子探测器(8)转换为电脉冲流；

S103：数据采集卡(9)接收所述电脉冲流，并通过数据采集卡(9)的输出采样时钟控制计数器的时钟端，对输入到计数器的单位采样时钟内的光子计数，得到计数结果，并将所述计数结果传输至数据采集卡(9)；

S104：数据采集卡(9)获取所述计数结果，并发送至计算机(1)，计算机(1)将所述计数结果存储于本地内存中；同时对计数结果进行归一化自相关计算，拟合计算得到归一化自相关衰减斜率。

8.如权利要求7所述的一种水果内部品质评价的衰减斜率计算方法，其特征在于：步骤S104中，采用光强的归一化自相关函数对计数结果进行归一化自相关计算，具体公式如下：

其中，g(i,τ)为光强的归一化自相关函数；n(i)表示第iΔt时刻的光子数；n(i+τ)表示(i+τ)Δt时刻的光子数，·表示时间平均；Δt为采集时间；i为当前第i次采样；τ表示延迟时间；k为计算时从内存中提取的数据个数；η为自相关计算时平移操作的数据个数；计算机(1)从内存中提取k个数据，利用差分计算单位时间内的光子数，对光子数数组进行η平移，然后相乘，即实现延迟时间为ηΔt的自相关计算，拟合计算归一化自相关衰减斜率。