專利名稱：蔗糖含量在線檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種蔗糖含量檢測的技術領域，具體為一種采用電脈 沖激勵信號的甘蔗和蔗糖溶液中蔗糖含量的在線檢測裝置。
(二)
背景技術：
糖業(yè)是關系國計民生的重要產業(yè)，蔗糖是其中的主要組成。但甘蔗收 購時的科學定標定價問題一直以來沒有得到很好的解決，這直接影響廣大 蔗農的收入，也給商家確定收購最佳時機造成困難。因而通過測定甘蔗的 糖含量來確定甘蔗的品質、價格和工業(yè)加工時間就顯得尤為重要。
糖含量的測量有很多方法，有化學方法、物理方法等，化學方法雖然 精度高，但測量過程需加入各種試劑等待反應完成，耗時費事，不易用于 工業(yè)自動化生產的在線測量以及甘蔗生長過程在線檢測；而且對于甘蔗等 非液態(tài)物質，化學測量前先要取樣制得液體樣品，更影響測定速度。物理 方法可分為電測和光測兩大類。光學測量主要是用光譜分析法，不同糖含 量的液體對光的折射率不同，光測速度快，但是儀器成本高，而且也必須 先制得溶液樣品，不能實現在線檢測糖含量。因此難以田間作業(yè)，更不可 能普及成為民用產品。電學測量，主要是測定溶液或果品的電阻率，不同 糖含量其電阻率不同。但是蔗糖屬于非還原性糖苷，其呈現"右旋性"， 在水中會有部分水解轉變成"左旋性"的轉化糖溶液，即由等分子比例的 葡萄糖和果糖溶液。由于左旋與右旋物質的粒子不同，因此形成電勢，即 產生生物電場強度和極性會不同。因此用以直流激勵電測方法測定甘蔗或 蔗糖溶液糖含量時，受蔗糖生物特性較不穩(wěn)定的影響，其測量結果誤差較 大。目前尚無檢測結果令人滿意的、能夠對甘蔗或蔗糖溶液進行實時檢測 的在線檢測裝置。

實用新型內容
本實用新型的目的是設計一種蔗糖含量在線檢測裝置，用瞬間的電脈 沖序列信號克服蔗糖溶液生物電場的影響，測得準確的糖含量?？芍苯訉?br> 甘蔗進行接觸式糖含量檢測。該裝置不僅能滿足甘蔗生長過程中蔗糖含量 在線檢測，也能滿足蔗糖溶液實時在線檢測。
本實用新型設計的蔗糖含量在線檢測裝置包括外殼、針形傳感器、分 壓電阻、液晶顯示器、電源開關、測量按鍵、電路模塊和電池。該針形傳 感器包括導電的針筒與其內的導電針芯，針筒基部固裝于本裝置外殼一
端。針筒長為3厘米 6厘米，針筒內徑為0,3毫米 1.2毫米、筒壁厚 為0.1毫米 0. 3毫米，針芯直徑為O. l毫米 0.4毫米，針芯與針筒同 軸，二者之間有絕緣層。外殼內的電路模塊包括嵌入式微處理器、脈沖激 勵信號產生電路、分壓電阻、運算放大電路、數據采集電路，并有數據傳 輸接口、顯示器接口、復位電路、電源電路、按鍵接口電路。顯示器接口 通過排線與外殼上的顯示器相連；電路模塊的按鍵接口通過排線與外殼上 的測量按鍵相連；電路模塊的電源電路經電源開關連接電池。針形傳感器 的針芯和針筒經電纜與分壓電阻串聯(lián)，分壓電阻與電路模塊的數據采集電 路連接。嵌入式微處理器內存儲有甘蔗或蔗糖溶液的不同糖含量與在脈沖 信號作用下的產生的電信號關系數據和處理程序，外殼上有甘蔗測糖或溶 液測糖選擇按鍵，不同測量模式下微處理器按不同程序處理所得電信號。 微處理器控制脈沖激勵信號產生電路，當輸出信號大于含糖量8%對應的電 信號值時，自動調節(jié)輸出脈沖信號頻率，以得到精確的含糖量。糖含量為 8%以下采用50Hz l kHz脈沖信號；糖含量為8%以上則采用1 kHz 10kHz 脈沖信號。故本裝置具有偽隨機檢測功能。
試驗表明蔗糖溶液的生物電放電電流為微安級，當采用直流電導率法 測量其電阻率時，蔗糖溶液的生物電對測量結果會產生很大的影響，使所 測得電阻率量值漂移，難以有準確結果。本裝置以一定頻率的電脈沖激勵 信號進行測量。當電脈沖激勵信號作用于被測物時，由于被測物的糖含量 不同，其電阻率不同，因此其電壓降的幅度是不同的，根據其電壓降的幅
度與糖含量的關系，換算得到被測物的糖含量。因蔗糖溶液的生物電場衰 減變化是很緩慢的， 一個變化緩慢的電物理量與一個瞬間電脈沖相比可以 將其視為不變，故本裝置檢測蔗糖含量不受生物電場衰減變化影響，有效 克服了直流電導率法存在的不足。
測量時，打開電源開關，用于甘蔗在線測量時，選擇甘蔗測糖按鍵， 將針形傳感器的針頭刺入甘蔗皮內，按下測量按鍵，電路模塊產生脈沖激 勵信號通過針形傳感器送到甘蔗體內，在該激勵信號作用下，針形傳感器
的針芯和針筒及它們之間的蔗糖溶液形成的阻抗產生電壓降，該電信號經 針形傳感器電纜送入微處理器，與標準電阻構成的分壓電路輸出，分壓電 路的輸出信號經過放大、濾波、數據處理得到其糖含量數值，在液晶顯示 器上顯示。本裝置用于蔗糖溶液中測量時，選擇溶液測糖按鍵，將針形傳 感器的針頭浸入溶液中，即可。
本實用新型的蔗糖含量在線檢測裝置的優(yōu)點為1、適合用于在線檢 測，特別適合田間作業(yè)，通過測量結果可標定更合理的收購價格和收獲時 間，以達到提高糖的產量和農民的收入以及降低制糖工業(yè)成本的目的；2、 無需專業(yè)操作，使用簡單方便，可以檢測蔗糖溶液或直接檢測甘蔗的糖含 量；無須將蔗汁搾出，對甘蔗進行接觸式檢測，實時得到檢測結果；3、 抗干擾能力強，不受蔗糖溶液生物電場的干擾，測量結果也不受被測物體 的形狀、狀態(tài)、位置的影響；測量精度高，最小分辨率達0.5%;可測范圍 寬，可測糖含量為0% 20%; 4、裝置成本低，性價比高，使用壽命長，普 通農家也可配置；5、裝置緊湊、小巧，便于攜帶，便于使用。


圖1為本蔗糖含量在線檢測裝置實施例1電路框圖2為本蔗糖含量在線檢測裝置實施例1元件安裝正視示意圖3為本蔗糖含量在線檢測裝置實施例1元件安裝側視示意圖。
具體實施方式
圖1所示為本蔗糖糖含量在線檢測裝置實施例的電路框圖，包括針形 傳感器、電路模塊和電池，電路模塊包括嵌入式32位微處理器，還包括 脈沖激勵信號產生電路、分壓電阻、運算放大電路、數據采集電路，并有 USB數據傳輸接口、 RS232數據傳輸接口，復位電路、電源電路、顯示器 接口。其顯示器為液晶顯示器，電路模塊的顯示器接口與液晶顯示器相連; 電路模塊的按鍵電路與外殼上的測量按鍵、甘蔗測糖或溶液測糖選擇按鍵 相連；電路模塊的電源電路經電源開關連接電池。傳感器電纜連接電路模 塊的分壓電阻與針形傳感器，分壓電阻與電路模塊的數據采集電路連接。 嵌入式微處理器內存儲有甘蔗或蔗糖溶液不同糖含量與在脈沖信號作用 下的電信號關系數據及處理程序，并存儲檢測記錄。
本裝置實施例1的元件實際安裝情況如圖2和圖3所示，包括外殼7、
針形傳感器9、液晶顯示器5、測量按鍵8、電路模塊3、甘蔗測糖或溶液 測糖選擇按鍵2、電源開關6、電池l。該傳感器9的結構如圖所示，包括 針筒與其內的針芯，針筒基部固裝于外殼7頂端，針芯為高導電率的，如 合金，針芯與針筒同軸，二者之間有絕緣層。針筒長為5厘米，內徑為l 毫米，筒壁厚為0.3毫米，針芯直徑為0.3毫米。傳感器電纜4連接針形 傳感器9和電路模塊3。電路模塊3固裝于外殼7內；液晶顯示器5的顯 示屏位于外殼7面板的上部，外殼7表面裝有測量按鍵8和電源開關6， 為便于操作，裝于外殼7同一側。外殼7上還裝有USB接口、 RS232接口。 外殼7內還嵌有電池1。
權利要求1、一種蔗糖含量在線檢測裝置，其特征在于包括針形傳感器(9)、外殼(7)內的電路模塊(3)和電池(1)，電路模塊(3)包括嵌入式微處理器，還包括脈沖激勵信號產生電路、分壓電阻、運算放大電路、數據采集電路，復位電路、電源電路、顯示器接口；電路模塊(3)的顯示器接口與安裝于外殼(7)面板上的顯示器(5)相連，電路模塊(3)的按鍵電路與外殼(7)上的測量按鍵(8)、甘蔗測糖或溶液測糖選擇按鍵(2)相連；電路模塊(3)的電源電路經電源開關(6)連接電池(1)；電纜(4)連接電路模塊(3)的分壓電阻與針形傳感器(9)，分壓電阻與電路模塊(3)的數據采集電路連接；微處理器內存儲有甘蔗或蔗糖溶液不同糖含量與在脈沖信號作用下的電信號關系數據及處理程序；所述針形傳感器(9)包括導電的針筒與其內的導電針芯，針筒基部固裝于外殼(7)頂端，針芯與針筒同軸，二者之間有絕緣層。
2、 根據權利要求1所述的蔗糖含量在線檢測裝置，其特征在于 所述嵌入式微處理器還存儲檢測記錄，顯示屏(5)同時顯示本次檢測結果和最近的上一次檢測結果。
3、 根據權利要求2所述的蔗糖含量在線檢測裝置，其特征在于 所述嵌入式微處理器接有依次調出微處理器存儲的檢測記錄在顯示屏(5)上顯示的査看按鍵。
4、 根據權利要求1所述的蔗糖含量在線檢測裝置，其特征在于 所述針形傳感器(9)的針筒長為3厘米 6厘米，內徑為0. 3毫米 1. 2毫米，筒壁厚為0. 1毫米 0. 3毫米，其針芯直徑為0. 1毫米 0. 4 毫米。
5、 根據權利要求1所述的蔗糖含量在線檢測裝置，其特征在于-所述電路模塊(3)接有USB數據傳輸接口和/或RS232數據傳輸接口 。
6、 根據權利要求1所述的蔗糖含量在線檢測裝置，其特征在于 外殼(7)同一側裝有測量按鍵(8)、甘蔗測糖或溶液測糖選擇按鍵(2)和電源開關(6)。
專利摘要本蔗糖含量在線檢測裝置，有導電針筒與針芯的針形傳感器與電路模塊連接，電路模塊有嵌入式微處理器，其內存儲有甘蔗或蔗糖溶液糖含量與脈沖信號作用下產生的電信號關系數據和處理程序。只需將傳感器針刺入甘蔗皮內或浸及溶液，微處理器以50～10kH的電脈沖激勵信號檢測蔗糖溶液或甘蔗的糖含量。被測物的糖含量不同，電阻率不同，其電壓降不同，據此微處理器換算即可得到糖含量值。本裝置不受生物電場衰減變化影響，用偽隨機檢測方法，對不同的蔗糖含量施加不同頻率的脈沖信號，提高檢測精度。本裝置檢測快、準，簡便，可測糖含量為0％～20％，適于在線檢測，特別適合田間作業(yè)，使用簡單方便。
文檔編號G01N27/00GK201004055SQ20072007853
公開日2008年1月9日 申請日期2007年2月9日 優(yōu)先權日2007年2月9日
發(fā)明者姚育平, 宋葉平, 啟 宣, 朱名日, 勇 楊, 杰 楊, 祥 王 申請人:桂林電子科技大學