本發(fā)明涉及肉類品質檢測技術領域，尤其是涉及一種可以準確、快速地檢測出拼接牛肉的拼接牛肉檢測裝置及其檢測方法。

背景技術：
牛肉具有營養(yǎng)豐富且口感好的特點，深受廣大消費者的喜愛。但由于其生產成本較高，尤其是高檔牛肉塊，價格不菲。而拼接牛肉由不同大小的碎塊牛肉拼接而成，不但口感不好，而且不同來源的牛肉塊彼此之間也會形成污染，形成食品安全間題。目前，國內外通常采用光譜激勵光源照射被測樣品(即采用一個常開的鹵素燈或者LED燈照在樣品上)，并采集入射光照射到樣品后的漫反射光或者穿過樣品的透射光，對漫反射光譜或者透射光譜進行分析，最終實現(xiàn)對樣品品質的檢測；但是，該檢測方法存在所采集到的檢測信息量較少，檢測的精度較低的不足。目前，還沒有用于拼接牛肉檢測的有效方法。中國專利授權公告號：CN101769889A，授權公告日2010年7月7日，公開了一種農產品品質檢測的電子鼻系統(tǒng)，包括一主要完成對低濃度氣味收集的氣體富集模塊，一主要把氣味信號轉化為電信號的氣室氣路模塊及傳感器陣列，一主要對傳感器陣列輸出信號進行濾波、模數(shù)轉換、特征提取的傳感器調理電路與數(shù)據(jù)預處理模塊，一對信號進行識別和判斷、且?guī)в袛?shù)據(jù)存儲的嵌入式系統(tǒng)，一顯示與結果輸出模塊；所述的氣體富集模塊由裝填有吸附劑的吸附管、電熱絲和溫控裝置構成。該發(fā)明具有功能單一，檢測時間長的不足。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術中的檢測方法精度低及耗時長的不足，提供了一種可以準確、快速地檢測出拼接牛肉的拼接牛肉檢測裝置及其檢測方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：一種拼接牛肉檢測裝置，包括不透光殼體，由若干個可發(fā)射不同波長激光的激光器組成的激光器陣列，光譜儀，設于殼體內的上端開口的矩形容器、支架，設于容器內的矩形樣品托盤，設于支架上的用于向樣品照射光的光發(fā)射頭，設于容器底板上的用于接收透射光的光接收頭；樣品托盤上設有用于放置樣品的透光板，光接收頭上端的高度低于樣品托盤下表面的高度；激光器陣列、光發(fā)射頭依次電連接，光接收頭與光譜儀電連接；容器和樣品托盤均由不導磁材料制成，所述容器內設有液體，所述樣品托盤懸浮于液體表面上，容器底板設有呈m階方陣排列的若干個豎孔，各個豎孔均向上開口并且豎孔內均設有定位用電磁鐵，所述樣品托盤中部內設有定位用磁鐵塊，穿過樣品托盤下表面的金屬柱上端與定位用磁鐵塊相連接，定位用電磁鐵和定位用磁鐵塊相對端的磁極的極性相反；各個豎孔下方的容器內均設有電機，各個定位用電磁鐵分別與各個電機的豎向轉軸相連接，各個定位用電磁鐵上均設有定位件，各個定位件上端均開設有十字形凹槽，金屬柱下端設有與十字形凹槽相對應的十字形突起；樣品托盤的邊緣上設有若干塊牽引用磁鐵塊，容器側面上均設有若干塊牽引用電磁鐵；光譜儀、各塊定位用電磁鐵、各塊牽引用電磁鐵和各個電機上均設有用于與計算機電連接的信號接口。金屬柱上設有彈簧，定位件采用金屬材料制成。本發(fā)明的各個定位用電磁鐵用于給樣品托盤定位，牽引用電磁鐵用于牽引樣品托盤移動，液體的設置用于給樣品托盤提供脫離與容器定位連接的浮力，從而使本發(fā)明可以對樣品上的多個點進行檢測，并對各個照射點得到的檢測信號進行數(shù)據(jù)分析，并得到牛肉樣品的是否為拼接，檢測的范圍更廣，檢測信息更全面，提高了檢測結果的可靠性。光學檢測拼接牛肉的原理：整塊的牛肉紋路自然連續(xù)、條理清晰、色澤統(tǒng)一、含水量相近，樣品對同入射角的入射光的吸收光譜信號是接近的，可以作為檢測的依據(jù)。而拼接肉的不同碎塊雖然經(jīng)過整理、膠粘和表面處理，但是其內在肉質紋路并不連續(xù)，有整體的斷層，色澤相差較大，含水量很難一致，因此可以根據(jù)光學檢測方法確定是否為拼接牛肉。因此，本發(fā)明具有檢測速度快，檢測點更多，檢測數(shù)據(jù)的可靠性和精度更高的特點。作為優(yōu)選，所述容器內設有電動伸縮桿，電動伸縮桿上部與光接收頭相連接，電動伸縮桿上均設有用于與計算機電連接的信號接口。電動伸縮桿的設置使光接收頭可以縮入容器內，光接收頭的存在不會對樣品托盤的移動造成干涉，樣品托盤移動更加方便。作為優(yōu)選，還包括光強度調節(jié)裝置，所述光強度調節(jié)裝置包括數(shù)據(jù)采集卡和功率放大器，所述數(shù)據(jù)采集卡上設有用于與計算機電連接的信號輸入接口，所述數(shù)據(jù)采集卡與功率放大器的輸入端電連接，所述功率放大器的輸出端與激光器陣列的電源電連接。本發(fā)明是采用光強度不斷變化的入射光照射樣品，在入射光的強度漸大或者減小的變化過程中，不同基團對相應波長光的吸收是漸大或者減小的，此時基團的吸收程度處于未飽和、飽和漸弱過程中，透射光中包含更多的檢測信息，從而使得到的檢測信號能夠更準確的表征出牛肉的是否為拼接。計算機產生用于控制光強度變化的波形，數(shù)據(jù)采集卡將該波形信號采集，并輸出到功率放大器上，功率放大器的輸出端與激光器陣列的電源電連接，從而通過控制激光器陣列的電源實現(xiàn)對激光器陣列發(fā)出的光源的光強度的調節(jié)，并通過光發(fā)射頭向樣品照射強度變化的入射光。所述激光器陣列包括6個捆綁在一起并且波長依次排列的單波長激光器，各個單波長激光器的波長分別為630nm、925nm、534nm、780nm、610nm和730nm。本發(fā)明針對牛肉的理化性質，選擇以上6個波長的激光器進行檢測，可以更加突出牛肉的檢測特征，提高檢測的準確度。作為優(yōu)選，所述樣品托盤下邊緣設有環(huán)形充氣圈，透光板呈矩形狀。作為優(yōu)選，支架呈L形，包括橫桿和立柱；光發(fā)射頭通過豎桿與橫桿相連接；各塊牽引用磁鐵塊均呈條形，各塊牽引用磁鐵塊外側的磁極極性相同。一種拼接牛肉檢測裝置的檢測方法，包括如下步驟：(6-1)從待檢測的牛肉中取出片狀肉作為待檢測樣品，將計算機與光譜儀、各塊定位用電磁鐵和各塊牽引用電磁鐵電連接；(6-2)進行檢測：將樣品平放到樣品托盤上；(6-2-1)計算機通過給各塊定位用電磁鐵和各塊牽引用電磁鐵通電及斷電，控制樣品托盤沿弓字形依次移動至各個豎孔；(6-2-2)每當金屬柱插入一個豎孔之后，計算機控制豎孔中的定位用電磁鐵通電，在定位用電磁鐵的吸力的作用下，金屬柱插入豎孔中；(6-2-3)計算機控制光發(fā)射頭發(fā)射入射光，設定與金屬柱所插入的豎孔相對應的電機的初始角度為0，電機轉動次數(shù)j的初始值為1；(6-2-4)計算機通過電機帶動樣品托盤轉動至角度20×j，光接收頭接收透射光，光譜儀接得到透射光的檢測信號Spect(t)；(6-2-5)當j＜18時，使j值增加1，返回步驟(6-2-3)；得到18個與轉動角度相關的檢測信號Spect(t)1，...，Spect(t)18；(6-2-6)得到m2組檢測信號Spect(t)1，...，Spect(t)18；計算每個轉動角度所對應的m2個檢測信號的平均值，得到平均檢測信號Spect(t)′1，...，Spect(t)′18；(6-3)計算機對Spect(t)′1，...Spect(t)′18中的任一個均做如下數(shù)據(jù)處理：將檢測信號Spect(t)′輸入一層隨機共振模型：中，計算機計算V(x，t，α)對于x的一階導數(shù)、二階導數(shù)和三階導數(shù)，并且使等式等于0，得到二層隨機共振模型：設定噪聲強度D＝0，Spect(t)′＝0，N(t)＝0；計算得到A的臨界值為將A的臨界值代入一層隨機共振模型中，并設定X0(t)＝0，sn0＝0，用四階瓏格庫塔算法求解一層隨機共振模型，得到n＝0，1，...，N-1其中待定系數(shù)：(k1)n＝a(αxn-1(t))2-b(αxn-1(t))3+snn-1其中，xn(t)為x(t)的n階導數(shù)，snn-1是s(t)的n-1階導數(shù)在t＝0處的值，snn+1是s(t)的n+1階導數(shù)在t＝0處的值，n＝0，1，...，N-1；得到x1(t)，x2(t)，…，xn+1(t)的值；計算機對x1(t)，x2(t)，…，xn+1(t)進行積分，得到x(t)，并得到x(t)在一層隨機共振模型和二層隨機共振模型組成的雙層隨機系統(tǒng)產生隨機共振時刻的最優(yōu)檢測時刻時間t1，最優(yōu)瞬時運動加速度α1，并確定t1和α[1所對應的噪聲D1；計算機利用公式計算雙層隨機共振系統(tǒng)輸出的信噪比；其中，ΔU＝a2/4b；得到18個輸出信噪比SNR1，SNR2，…，SNR18；(6-4)計算機將SNR9和SNR18構成第1組信噪比值，SNR1、SNR8、SNR10和SNR17構成第2組信噪比值，SNR2、SNR7、SNR11和SNR16構成第3組信噪比值，SNR3、SNR6、SNR12和SNR15構成第4組信噪比值，SNR4、SNR5、SNR13和SNR14構成第5組信噪比值，并分別計算各組信噪比平均值：SNR平均1，SNR平均2，SNR平均3，SNR平均4，SNR平均5；計算各個信噪比值與其所對應的組信噪比平均值之間的誤差QEj，j＝1，…，18；計算機計算滿足QEj≤2.5％的輸出信噪比誤差的個數(shù)M1；計算機計算滿足QEj＞2.5％的輸出信噪比誤差的個數(shù)M2；(6-5)若則計算機做出樣品不是拼接肉的判斷；若則計算機做出樣品是拼接肉的判斷；否則，返回步驟(6-2)，對樣品重新檢測并進行數(shù)據(jù)處理。作為優(yōu)選，所述容器內設有電動伸縮桿，電動伸縮桿上部與光接收頭相連接，電動伸縮桿上均設有用于與計算機電連接的信號接口；還包括如下步驟：在樣品托盤移動的過程中，計算機通過電動伸縮桿控制光接收頭縮入容器中；當金屬棒插入豎孔中后，計算機通過電動伸縮桿控制光接收頭伸出容器底板之外。作為優(yōu)選，所述還包括光強度調節(jié)裝置，所述光強度調節(jié)裝置包括數(shù)據(jù)采集卡和功率放大器，所述數(shù)據(jù)采集卡上設有用于與計算機電連接的信號輸入接口，所述數(shù)據(jù)采集卡與功率放大器的輸入端電連接，所述功率放大器的輸出端與激光器陣列的電源電連接；還包括如下步驟：計算機通過光強度調節(jié)裝置調節(jié)激光器陣列輸出的檢測光，所述檢測光從0按照正切曲線上升到最大值MAT，然后從最大值MAT按照正弦曲線下降至0。作為優(yōu)選，所述片狀肉的厚度為26至77mm。作為優(yōu)選，光發(fā)射頭的入射角度為20至60度；MAT的取值范圍為98勒克斯至207勒克斯。因此，本發(fā)明具有如下有益效果：(1)檢測速度快；(2)檢測點更多，檢測數(shù)據(jù)的可靠性和精度更高。附圖說明圖1是本發(fā)明的一種結構示意圖；圖2是本發(fā)明的樣品托盤的一種結構示意圖；圖3是本發(fā)明的金屬柱、豎孔、電機、定位用電磁鐵和定位件的一種結構示意圖；圖4是本發(fā)明的實施例1的一種原理框圖；圖5是本發(fā)明的入射光的強度變化示意圖；圖6是本發(fā)明的實施例1的一種流程圖。圖中：激光器陣列1、光譜儀2、矩形容器3、支架4、樣品托盤5、光發(fā)射頭6、光接收頭7、透光板8、豎孔9、定位用電磁鐵10、金屬柱11、電機12、定位件13、十字形凹槽14、十字形突起15、牽引用磁鐵塊16、牽引用電磁鐵17、計算機18、電動伸縮桿19、光強度調節(jié)裝置20、數(shù)據(jù)采集卡21、功率放大器22、殼體底板23、彈簧24。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步的描述。實施例1如圖1、圖2、圖3、圖4所示的實施例是一種拼接牛肉檢測裝置，如圖4所示，包括不透光殼體，由6個可發(fā)射不同波長激光的激光器組成的激光器陣列1，光譜儀2，如圖1所示，設于殼體內的上端開口的矩形容器3、支架4，設于殼體底板23上的矩形樣品托盤5，設于支架上的用于向樣品照射光的光發(fā)射頭6，設于容器底板上的用于接收透射光的光接收頭7；如圖2所示，樣品托盤上設有用于放置樣品石英玻璃透光板8，光接收頭上端的高度低于樣品托盤下表面的高度；激光器陣列、光發(fā)射頭依次電連接，光接收頭與光譜儀電連接；容器和樣品托盤均由木質材料制成，容器內盛有水，樣品托盤懸浮于液體表面上，如圖1所示，容器底板設有呈4階方陣排列的16個豎孔9，各個豎孔均向上開口并且豎孔內均設有定位用電磁鐵10，樣品托盤中部內設有定位用磁鐵塊，穿過樣品托盤下表面的金屬柱11上端與定位用磁鐵塊相連接，定位用電磁鐵和定位用磁鐵塊相對端的磁極的極性相反；如圖3所示，各個豎孔下方的容器內均設有電機12，各個定位用電磁鐵分別與各個電機的豎向轉軸相連接，各個定位用電磁鐵上均設有定位件13，各個定位件上端均開設有十字形凹槽14，金屬柱下端設有與十字形凹槽相對應的十字形突起15，各個電機上設有用于與計算機電連接的信號接口；金屬柱上套設有彈簧24。樣品托盤的邊緣上設有16塊牽引用磁鐵塊16，容器側面上均設有4塊牽引用電磁鐵17；如圖4所示，光譜儀、各塊定位用電磁鐵和各塊牽引用電磁鐵上均設有用于與計算機18電連接的信號接口。激光器陣列包括6個捆綁在一起并且波長依次排列的單波長激光器，各個單波長激光器的波長分別為630nm、925nm、534nm、780nm、610nm和730nm。。樣品托盤下邊緣設有環(huán)形充氣圈，透光板呈矩形狀。支架呈L形，包括橫桿和立柱；光發(fā)射頭通過豎桿與橫桿相連接；各塊牽引用磁鐵塊均呈條形，各塊牽引用磁鐵塊外側的磁極極性相同。各個電機均為步進電機。如圖6所示，一種拼接牛肉檢測裝置的檢測方法，包括如下步驟：步驟100，樣品制備：從待檢測的牛肉中取出40mm厚的片狀肉作為待檢測樣品，將計算機與光譜儀、各塊定位用電磁鐵和各塊牽引用電磁鐵電連接；步驟200，進行檢測：將樣品平放到樣品托盤上；步驟210，計算機通過給各塊定位用電磁鐵和各塊牽引用電磁鐵通電及斷電，控制樣品托盤沿圖1中箭頭所示的弓字形依次移動至各個豎孔；步驟220，每當金屬柱插入一個豎孔之后，計算機控制豎孔中的定位用電磁鐵通電，在定位用電磁鐵的吸力的作用下，金屬柱插入豎孔中；步驟230，計算機控制光發(fā)射頭發(fā)射入射光，設定與金屬柱所插入的豎孔相對應的電機的初始角度為0，電機轉動次數(shù)j的初始值為1；步驟240，計算機通過電機帶動樣品托盤轉動至角度20×j，光接收頭接收透射光，光譜儀接得到透射光的檢測信號Spect(t)；步驟250，當j＜18時，使j值增加1，返回步驟230；得到18個與轉動角度相關的檢測信號Spect(t)1，...，Spect(t)18；步驟260，得到16組檢測信號Spect(t)1，...，Spect(t)18；計算每個轉動角度所對應的16個檢測信號的平均值，得到平均檢測信號Spect(t)′1，...，Spect(t)′18；步驟300，數(shù)據(jù)處理：計算機對Spect(t)′1...，Spect(t)′18中的任一個均做如下數(shù)據(jù)處理：將檢測信號Spect(t)′輸入一層隨機共振模型：中，其中，V(x，t，α)為勢函數(shù)，x(t)為布朗運動粒子運動軌跡函數(shù)，a，b為設定的常數(shù)，ξ(t)是外噪聲，D是在[0，1]范圍內以0.01步進的外噪聲強度，N(t)為內秉噪聲，為周期性正弦信號，A是信號幅度，f是信號頻率，t為運動時間，為相位，設計算機計算V(x，t，α)對于x的一階導數(shù)、二階導數(shù)和三階導數(shù)，并且使等式等于0，得到二層隨機共振模型：設定噪聲強度D＝0，spect(t)′＝0，N(t)＝0；計算得到A的臨界值為將A的臨界值代入一層隨機共振模型中，并設定X0(t)＝0，sn0＝0，用四階瓏格庫塔算法求解一層隨機共振模型，得到n＝0，1，…，N-1并計算待定系數(shù)：(k1)n＝a(αxn-1(t))2-b(αxn-1(t))3+snn-1其中，xn(t)為x(t)的n階導數(shù)，snn-1是s(t)的n-1階導數(shù)在t＝0處的值，snn+1是s(t)的n+1階導數(shù)在t＝0處的值，n＝0，1，…，N-1；得到x1(t)，x2(t)，…，xn+1(t)的值；計算機對x1(t)，x2(t)，…，xn+1(t)進行積分，得到x(t)，并得到x(t)在一層隨機共振模型和二層隨機共振模型組成的雙層隨機系統(tǒng)產生隨機共振時刻的最優(yōu)檢測時刻時間t1，最優(yōu)瞬時運動加速度α1，并確定t1和α[1所對應的噪聲D1；D1為D中的一個值；D是在[0，1]范圍內以0.01周期循環(huán)步進的一個函數(shù)，D的取值與時間相關，知道了t1時刻，D1就確定了。計算機利用公式計算雙層隨機共振系統(tǒng)輸出的信噪比；其中，ΔU＝a2/4b；得到18個輸出信噪比SNR1，SNR2，…，SNR18；步驟400，誤差計算：計算機將SNR9和SNR18構成第1組信噪比值，SNR1、SNR8、SNR10和SNR17構成第2組信噪比值，SNR2、SNR7、SNR11和SNR16構成第3組信噪比值，SNR3、SNR6、SNR12和SNR15構成第4組信噪比值，SNR4、SNR5、SNR13和SNR14構成第5組信噪比值，并分別計算各組信噪比平均值：SNR平均1，SNR平均2，SNR平均3，SNR平均4，SNR平均5；計算各個信噪比值與其所對應的組信噪比平均值之間的誤差QEj，j＝1，…，18；計算機計算滿足QEj≤2.5％的輸出信噪比誤差的個數(shù)M1；計算機計算滿足QEj＞2.5％的輸出信噪比誤差的個數(shù)M2；步驟500，若則計算機做出樣品不是拼接肉的判斷；若則計算機做出樣品是拼接肉的判斷；否則，返回步驟200，對樣品重新檢測并進行數(shù)據(jù)處理。本實施例中M1＝16，因此，計算機做出樣品不是拼接肉的判斷。實施例2實施例2中，如圖4所示，容器內設有電動伸縮桿19，電動伸縮桿上部與光接收頭相連接，電動伸縮桿上均設有用于與計算機電連接的信號接口。還包括光強度調節(jié)裝置20，光強度調節(jié)裝置包括數(shù)據(jù)采集卡21和功率放大器22，數(shù)據(jù)采集卡上設有用于與計算機電連接的信號輸入接口，數(shù)據(jù)采集卡與功率放大器的輸入端電連接，功率放大器的輸出端與激光器陣列的電源電連接。還包括如下步驟：在樣品托盤移動的過程中，計算機通過電動伸縮桿控制光接收頭縮入容器中；當金屬棒插入豎孔中后，計算機通過電動伸縮桿控制光接收頭伸出容器底板之外。如圖5所示，計算機通過光強度調節(jié)裝置調節(jié)激光器陣列輸出的檢測光，所述檢測光從0按照正切曲線上升到最大值200勒克斯，然后從最大值200勒克斯按照正弦曲線下降至0。實施例2中的其它結構和方法部分與實施例1中相同。應理解，本實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。