淡水魚新鮮度超聲檢測儀及檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種淡水魚新鮮度無損檢測儀及檢測方法，它包括超聲波探頭、超聲波發射電路、收發一體超聲電路、信號處理電路、中央處理器、液晶顯示器、鍵盤，所述超聲波探頭、超聲波發射電路、收發一體超聲電路、中央處理器依次相連，所述信號處理電路的輸入端與收發一體超聲電路相連，另一端與中央處理器相連，液晶顯示器、鍵盤分別與中央處理器相連。本發明結構簡單、性價比高、容易操作，解決了現有無損檢測淡水魚新鮮度方法的準確度較低,操作復雜，檢測時間長的問題。
【專利說明】淡水魚新鮮度超聲檢測儀及檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種檢測裝置，特別涉及一種淡水魚新鮮度超聲檢測儀及檢測方法。【背景技術】
[0002]淡水魚是我國的重要的水產品之一，淡水魚具有口感好，蛋白質含量高，營養價值豐富等特點，是人們日常生活中最喜愛的食物之一。但是淡水魚作為一種特有的食物資源，具有易腐性、季節性、區域性和集中性等特點，且魚類及其制品不耐保藏，容易發生變質，新鮮度是評價魚肉質量的一個重要指標。但是現有的淡水魚新鮮度檢測是基于化學試劑的檢測法，存在檢測時間長、效率低、操作復雜的缺點。
【發明內容】
[0003]為了解決上述技術問題，本發明提供一種結構簡單、可靠性高的淡水魚新鮮度超聲檢測儀及檢測方法。
[0004]本發明解決上述技術問題的技術方案是:包括超聲波探頭、超聲波發射電路、收發一體超聲電路、信號處理電路、中央處理器、液晶顯示器、鍵盤，所述超聲波探頭、超聲波發射電路、收發一體超聲電路、中央處理器依次相連，所述信號處理電路的輸入端與收發一體超聲電路相連，另一端與中央處理器相連，液晶顯示器、鍵盤分別與中央處理器相連。
[0005]一種淡水魚新鮮度無損檢測方法，包括以下步驟:
[0006]I)將超聲波探頭緊貼于淡水魚表面；
[0007]2)發射超聲波信號；
[0008]3)接收反射的超聲波信號；
[0009]4)將接收的超聲波反射信號進行濾波、放大、限幅處理；
[0010]5)將處理后的超聲波反射信號進行A/D轉換，再送到中央處理器進行傅里葉變換得到主頻率的幅值，將檢測的數據與系統預先存儲的淡水魚新鮮度對應的幅值進行對比，得到淡水魚的新鮮度檢測結果。
[0011]本發明的有益效果是:本發明的超聲波探頭發射脈沖波，再接收從淡水魚內部反射回來的聲波，經信號處理電路將信號濾波、放大、限幅后送給中央處理器內部自帶的A/D進行采集，將模擬直流量轉換成數字量，中央處理器根據采集值判斷淡水魚新鮮度。本發明不會破壞淡水魚的魚肉組織的特性，并可無損檢測淡水魚的新鮮度，并將淡水魚新鮮度分為四個等級，分別是新鮮(A)、較新鮮(B)、一般新鮮(C)、不新鮮(D)，無損檢測準確度達90%以上。本發明結構簡單、檢測迅速、攜帶方便、易于推廣、成本較低。
[0012]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的原理框圖。
[0014]圖2為本發明的電原理圖。【具體實施方式】
[0015]判斷淡水魚新鮮度的超聲無損檢測方法的特征在于隨著淡水魚的死亡時間的推移，魚皮(魚鱗)與魚肉組織的聲阻抗之間存在差異，淡水魚死亡時間越長這種差異就越大，質點中聲速和密度的乘積的聲特性阻抗也隨著新鮮度的降低而降低。此外，對于40kHz的超聲波來說，在淡水魚魚肉組織其波長λ = 37.5_，而魚皮(魚鱗)與魚肉組織的界面明顯大于其波長。所以可以認為魚皮(魚鱗)與魚肉組織的界面對于該系統來說為大界面對入射超聲波呈反射現象。
[0016]聲束入射至平滑的大界面時,聲能從界面反射回原介質；反射聲束的幅值(A)與聲強反射系數(RA)有以下關系式:
[0017]RA = (Z2Cos Θ J-Z1Cos Qi)/ (Z2cos Θ JZ1Cos Θ t)
[0018]式中Z1,Z2分別為第一介質與第二介質的聲特性阻抗。Θ i為入射角；Θ t為穿透角。
[0019]因此，反射回聲的幅值主要取決于大界面兩側介質的聲特性阻抗差別度，差別愈大，反射回聲幅值愈大，穿透聲波幅值愈小。利用這種關系建立的模糊關系式來判斷淡水魚新鮮度的方法。
[0020]參見圖1，本發明包括超聲波探頭、超聲波發射電路、收發一體超聲電路、信號處理電路、中央處理器、液晶顯示器、鍵盤，所述超聲波探頭、超聲波發射電路、收發一體超聲電路、中央處理器依次相連，所述信號處理電路的輸入端與收發一體超聲電路相連，另一端與中央處理器相連，液晶顯示器、鍵盤分別與中央處理器相連。
[0021]本發明以STM32為中央處理器，超聲波經發射電路產生高能脈沖，激勵超聲波探頭，使之發出超聲波，在淡水魚魚肉組織中傳播，最終在魚皮(魚鱗)與魚肉組織的分界面反射回。由于換能器的可逆效應，反射回來的超聲波又轉換成電脈沖送至信號處理電路，經濾波、放大、再濾波、限幅后，由中央處理器DSP/STM32自帶的ADC進行波形數據采集，將得出來的數據與系統預先存儲的淡水魚新鮮度對應的幅值進行對比，從而得出淡水魚的新鮮度，由中央處理器STM32控制液晶顯示其檢測的新鮮度。顯示為新鮮(A)、較新鮮(B)、一般新鮮(C)、不新鮮(D)四個等級，這四個表示淡水魚(鯽魚)的不同新鮮
[0022]試驗選用的是從市場上精心挑選的10條新鮮活魚(鯽魚)，將其放置到10個魚缸里面，并將其編號。用超聲波進行對10條鯽魚的新鮮度檢測，測試方法:每隔一個小時對10條魚分別進行10次實驗，進行12小時的檢測。信號的采集在實驗室安靜的環境下進行，室溫24°C左右，把試驗的淡水魚放置在做好的實驗平臺上，將探頭用耦合劑(水)粘緊。新鮮度的檢測是以DSP/STM32為主控芯片，由處理器經發射電路產生高能脈沖，激勵超聲波換能器，使之發出超聲波，在魚肉組織中傳播，最終在魚皮(魚鱗)與魚肉組織的分界面反射回。由于換能器的可逆效應，反射回來的超聲波又轉換成電脈沖送至信號處理電路。經濾波、放大、再濾波、檢波整形后，由DSP/STM32自帶的ADC進行波形數據采集，利用FFT變換對采集的數據進行時域至頻域的轉換，算出主頻率的幅值，從新鮮到不新鮮幅值變化是700mv到IOOmv之間。將得出來的數據與系統預先存儲的淡水魚(鯽魚)新鮮度對應的幅值進行對比，并建立淡水魚新鮮度與幅值之間的數據庫，根據相關數據，建立模糊關系式，模糊關系式為[0023]
【權利要求】
1.一種淡水魚新鮮度超聲檢測儀，其特征是:包括超聲波探頭、超聲波發射電路、收發一體超聲電路、信號處理電路、中央處理器、液晶顯示器、鍵盤，所述超聲波探頭、超聲波發射電路、收發一體超聲電路、中央處理器依次相連，所述信號處理電路的輸入端與收發一體超聲電路相連，另一端與中央處理器相連，液晶顯示器、鍵盤分別與中央處理器相連。
2.如權利要求1所述的淡水魚新鮮度超聲檢測儀，其特征在于:所述中央處理器為STM32。
3.一種淡水魚新鮮度無損檢測方法，包括以下步驟: (1)將超聲波探頭緊貼于淡水魚表面； (2)發射超聲波信號； (3)接收反射的超聲波信號； (4)將接收的超聲波反射信號進行濾波、放大、限幅處理； (5)將處理后的超聲波反射信號進行A/D轉換，再送到中央處理器進行傅里葉變換得到主頻率的幅值，將檢測的數據與系統預先存儲的淡水魚新鮮度對應的幅值進行對比，得到淡水魚的新鮮度檢測結果。
【文檔編號】G01N29/04GK103983693SQ201410234337
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】吳新開, 曾峰 申請人:湖南科技大學
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