[发明专利]一种交互式弱超声波食品安全快速检测装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及超声波传感器应用技术和食品安全检测领域，特别涉及一种采用弱超声波技术作为检测手段，并根据现场环境状态即时实施分析的一种交互式弱超声波食品安全快速检测装置。

【背景技术】

“民以食为天，食以安为先”。近年来，像“苏丹红”、“肝炎病毒矿泉水”等食品安全问题和各种食物中毒事件日益突出，引起了广大消费者和决策层的密切关注，同样食品安全检测的相关技术也受到了国家的高度重视。

目前，对于食品安全的检测设备主要采用传统的生物化学分析和光谱分析方法，这种方法需要在有资质的实验室进行，不但需要用到昂贵较大的检测仪器，而且操作繁琐、检测时间过长，不能胜任现场快速方便的检测工作。

随着各种食品安全检测技术的发展，超声波技术以其独特的优势在食品安全领域出现。超声波技术是一种声学特性分析法，其原理是超声波在被检测介质中传播时，介质的声学特性和内部组织的变化会对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受影响程度和状况的探测可以了解介质性能和结构变化。超声波检测最为常用的三个测量参数是：声速、衰减、阻抗。超声波分为两类：强超声波和弱超声波。目前，强超声波由于能量高，可以改变介质的物理属性，被广泛应用在果蔬制品的防腐烂、肉禽制品的保鲜等应用。弱超声波由于能量低，具有无损伤、非侵入式、无需准备样品以及快速检测等优点，目前主要被应用在奶制品中脂肪含量检测、糖分的检测，粮食制品中烃类混合物检测等介质中具体某一种成份的检测，未出现在食品综合品质检测方面的应用。

同时，我国食品出厂前都需按照有关标准进行分析检测，以检测食品中是否有化学添加物质、是否超标、是否新鲜等等，然而这种监督一般采用抽样检查的方法进行，且抽样检查也仅仅是针对每个产品的单一项目进行检测的，监管力度有限，往往不能保证所有商场、超市、农贸市场上的食品都是安全合格的。目前，没有一种适合普通人民群众的食品安全快速检测装置，去判断所购买的食品是安全合格的，很容易发生食品安全事故。

【发明内容】

本发明的目的在于填补现有技术的不足，提供一种体积小，结构简单、操作方便、交互界面友好、检测快速、便携的交互式弱超声波食品安全快速检测装置，可广泛适用于普通人民群众。

为实现上述目的，本发明提出一种交互式弱超声波食品安全快速检测装置。所述食品安全检测装置由特征参数采集部分、信号处理分析部分和交互部分组成。

所述特征参数采集部分采用弱超声波传感器阵列对待测食品进行不同位置和不同方向的信息提取。

所述弱超声波传感器阵列分多层，每层两组收发传感器相交放置，传感器在三维空间的位置均可调。

所述一组收发传感器包括一个发射头、一个发射波接收头和一个回波接收头。

所述信号处理分析部分包括控制器、信号处理电路、数据存储电路、信号分析电路、可调频方波产生电路、温度测量电路、湿度测量电路、时钟产生电路和电源控制电路。

所述控制器是整个装置的核心，协调各个电路有条不紊地工作。

所述可调频方波产生电路完成一定频率的高频振荡方波的产生，适应不同的被测食品，其发射脉冲频率可由用户设置。

所述信号处理电路完成对发送的高频方波的放大，以驱动传感器发射头发送超声波；同时可对传感器接收头接收的回波和反射波信号进行放大、整形和采样处理。

所述数据存储电路完成本次检测采集的特征参数的存储；同时完成多种待测食品的质量安全参考值的存储。

所述信号分析电路主要根据本次采集的特征参数计算超声波信号在被测食品中的声速度、声衰减和声阻抗，并进行环境参数校准，然后与数据库中的参考值进行对比，给出被测食品是安全、可疑还是不安全的分析结果。

所述温度测量电路，采用高精度的温度传感器，对环境温度进行实时检测。

所述湿度测量电路，采用高精度的湿度传感器，对环境湿度进行实时检测。

所述时钟产生电路，提供系统稳定的工作时钟。

所述电源控制电路，为整个装置提供稳定可靠的工作电源。

所述交互部分完成系统的启动、传感器工作模式选择、待测食品选择、电路参数设置和食品质量分析结果显示，同时提供给用户有线和无线两种交互方式，完成本机数据库更新和本机数据云端存储。

所述传感器工作模式有4种，具体如下：

1.默认模式，超声波发射次数n为6，进行待测食品的全方位检测；

2.UP模式，超声波发射次数n为2，进行待测食品顶层的检测；

3.DOWN模式，超声波发射次数n为2，进行待测食品底层的检测；