典型水果表面蜡含量的测量系统设计与实现

论文摘要

水果表面打蜡使水果表面光鲜亮丽且有对水果保鲜的功效。由不同种类的水果表面添加的食用蜡也是不同的,通常是无毒且无害的,食用蜡进入人体内,碳水化合物,脂类,有机酸都可以被人体消化吸收。一般情况下人也不会一次摄入大量的食用蜡,对人体不会造成危害,但食用过多会对人体排毒和分解器官如肝脏等造成负担过重,影响健康。为了确保食品安全和人体健康,加强水果表面残留量的检测已成为当前食品安全研究的热门话题。随着我国社会经济的快速发展,成分定性和定量检测方法的种类也各不相同。目前,国外有化学方法以及核磁共振,微波,介电,红外光谱等。在国内主要有浮力法、微波衰减法等,而对于一般的透明液体使用物理化学法、分光光度计检测法、液相色谱法、免疫分析法检测。虽然化学分析法作为国标法且检测准确,但该方法具有周期长、操作不方便等不足之处,所以通常采用的近红外光谱分析法,虽然操作较为简便但是检测灵敏度也相对较低,且相对误差较大。因此,研究操作简便、检测准确,同时具有低成本特点的检测方法就成为了一个急需解决的问题。本研究基于光电与传感技术,提出并设计了基于光散射的典型水果表面蜡含量测量的光电测量系统和基于Y型光纤的典型水果表面蜡含量测量的光电系统。设计的测量系统利用间接无损测量法,具有样品不受损的特点;同时采用高集成电子器件,实现了便携式的实时现场测量并分析水果表面的蜡含量。本研究的结果为检测水果表面蜡的残留量提供了一种有效的方法,具有重要的实际应用价值。论文主要研究内容如下:(1)提出并设计了光散射的典型水果表面蜡含量测量的光电测量系统。基于光散射原理,设计了一种基于光散射的小型测量系统。通过比较不同模型的评价参数选择了最佳测量距离。同时,预测了未知样品表面上的蜡含量来验证测量系统的可靠性。所设计的系统不仅具有小型化和无损测量,测量成本低等优点,还能够实时显示测量结果,测量速度快,实现了水果表面蜡含量近场测量。(2)提出并设计了一种基于Y型光纤的典型水果表面蜡含量测量的光电传感系统。基于光电传感技术,为了实现入射光和出射光的有效分离,采用多通道光纤作为传感器,设计的Y型光纤作为传感器的小型测量系统主要包括光源模块,光纤传感器模块,光电转换模块和数据处理模块等。结果表明,所设计测量系统的测量结果可靠性较高,满足对水果表面的蜡含量进行无损测量的要求,具有成本低,集成度高,实时测量的优点,实现了水果表面蜡含量远场测量。(3)对设计的典型水果表面蜡含量测量的光电系统和Y型光纤测量系统进行建模分析,并且对两种系统的模型进行稳定性、线性、可回收性几个方面的分析和评估,以验证该测量系统的可行性。研究结果表明,两种测量系统模型在稳定性、线性、可回收性方面都有很好的效果,两种测量系统完全能够满足测量的要求,可靠性较高。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 何川

导师: 赵志敏

关键词: 光电传感,食用蜡,光散射,型光纤

来源: 南京航空航天大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,物理学,轻工业手工业,无线电电子学

单位: 南京航空航天大学

基金: 国家自然科学基金(NO.61771240和NO.61475071),省部级重点实验室开放课题(JSLER-2018-003)

分类号: TS255.7;TN253;O439

DOI: 10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.001157

总页数: 63

文件大小: 2535K

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