一種蔬果離子濃度的檢測方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及離子濃度檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種蔬果離子濃度的檢測方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]蔬果在成長過程中受到土壤環(huán)境、肥料及噴灑的農(nóng)藥等影響，容易致使其體內(nèi)殘留大量的硝酸鹽離子，而硝酸鹽離子濃度的高低并不能通過蔬果的外表查看出來，人們在食用含大量硝酸鹽離子的蔬果后容易在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽離子并進(jìn)入血液，嚴(yán)重時容易引起中毒。因此人們需要準(zhǔn)確監(jiān)控蔬果中硝酸亞離子濃度。
[0003]為了準(zhǔn)確獲得蔬果中硝酸鹽離子的濃度，現(xiàn)有技術(shù)通常在實(shí)驗(yàn)室中采用離子光譜儀測試硝酸鹽離子的濃度，測量時間約30分鐘。雖然實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，但是實(shí)驗(yàn)室用離子光譜儀的價格昂貴，由于儀器價格昂貴結(jié)構(gòu)復(fù)雜，儀器工作原理復(fù)雜，普通人很難申請測試，且一次測試的成本會高于購買蔬果的價格，對普通人來測試成本太高，而且測試時間太長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種蔬果離子濃度的檢測方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)蔬果離子濃度測量成本高和測量時間長的問題。
[0005]本發(fā)明提供了一種蔬果離子濃度的檢測方法，用于測量待測蔬果中的離子濃度，包括下述步驟:
[0006]向所述待測蔬果中插入第一探針和第二探針；向所述第一探針和所述第二探針上施加第一頻率的交變信號；獲取第一電壓及第一電流的相位差，所述第一電壓為所述第一探針和所述第二探針兩端的電壓，所述第一電流為流經(jīng)所述第一探針和所述第二探針的電流；根據(jù)預(yù)設(shè)公式計算并獲得所述待測蔬果中的離子濃度。
[0007]具體地，獲取所述第一電壓及第一電流的相位差的步驟包括:測量所述第一探針和所述第二探針兩端的第一電壓；測量與所述第一探針和所述第二探針串聯(lián)的電阻上的第二電壓；計算所述第一電壓與所述第二電壓的相位差。
[0008]具體地，預(yù)設(shè)公式為y = X^X2S-X3S2,其中s為所述相位差，x2、X3為多重相關(guān)系數(shù)。
[0009]具體地，所述交變信號的頻率在0.1HZ到100KHZ之間。
[0010]本發(fā)明還提供了一種蔬果離子濃度的檢測裝置，用于測量待測蔬果中的離子濃度，包括探針模塊、交變信號提供模塊、電壓相位獲取模塊、電流相位獲取模塊及處理單元；所述探針模塊包括用于插入所述待測蔬果中的第一探針和第二探針；所述交變信號提供模塊向所述第一探針和所述第二探針上施加第一頻率的交變信號；所述電壓相位獲取模塊用于獲取所述第一探針和所述第二探針兩端的第一電壓的相位；所述電流相位獲取模塊用于獲取流經(jīng)所述第一探針和所述第二探針的第一電流的相位；所述處理單元，用于根據(jù)第一電壓的相位和第一電流的相位獲得第一電壓和第一電流的相位差，并根據(jù)預(yù)設(shè)公式計算并獲得所述待測蔬果中的離子濃度。
[0011]具體地，裝置還包括與所述第一探針和第二探針串聯(lián)的電阻RO ;所述第一探針與交變信號提供模塊的輸出端相連，所述第二探針與電阻RO的第一端相連，所述電阻RO的第二端接地；電流相位獲取模塊測量電阻RO兩端的第二電壓相位；所述處理單元根據(jù)所述第一電壓的相位和所述第二電壓的相位計算獲得所述相位差。
[0012]具體地，所述第一電壓獲取模塊為第一運(yùn)算放大器，所述第一運(yùn)算放大器的同相輸入端與所述第一探針相連，所述第一運(yùn)算放大器的反向輸入端與所述第二探針相連；所述第二電壓獲取模塊為第二運(yùn)算放大器，所述第二運(yùn)算放大器的同相輸入端與所述電阻RO的第一端相連，所述第二運(yùn)算放大器的反向輸入端與所述電阻RO的第二端相連；所述處理單元包括模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和處理器，其中模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端分別與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端和所述第二運(yùn)算放大器輸出端相連，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與所述處理器相連，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將所述第一電壓和所述第二電壓轉(zhuǎn)換為處理器能夠處理的數(shù)字信號。
[0013]具體地，所述交變信號提供模塊包括發(fā)電機(jī)和第三運(yùn)算放大器，所述發(fā)電機(jī)為提供交變信號，所述第三運(yùn)算放大器的同相輸入端與所述發(fā)電機(jī)的輸出端相連，所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端相連，所述第三運(yùn)算放大器的輸出端作為交變信號提供模塊的輸出端與所述第一探針相連。
[0014]具體地，所述處理器具有內(nèi)置通訊模塊，所述通訊模塊將所述待測蔬果的離子濃度結(jié)果發(fā)送至終端設(shè)備。
[0015]具體地，所述裝置還包括與處理器相連的用于顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的指示器。
[0016]本發(fā)明提供的蔬果離子濃度的檢測方法和裝置，通過向所述待測蔬果中插入第一探針和第二探針；向所述第一探針和所述第二探針上施加第一頻率的交變信號；獲取所述第一探針和所述第二探針兩端的第一電壓及流經(jīng)所述第一探針和所述第二探針的第一電流的相位差；根據(jù)預(yù)設(shè)公式即可計算并獲得所述待測蔬果中的離子濃度。本方法工作原理簡單，裝置成本低，多次實(shí)驗(yàn)還證明本發(fā)明檢測方法精度高、可靠、快速。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施方式中蔬果離子濃度檢測方法的流程圖；
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施方式中獲取第一電壓和第一電流相位差方法的流程圖；
[0019]圖3為插入第一探針和第二探針后待測蔬果的等效電路示意圖；
[0020]圖4為第一電壓和第一電流的相位不意圖
[0021]圖5為香蕉的硝酸鹽離子測定的校準(zhǔn)曲線；
[0022]圖6為南瓜的硝酸鹽離子測定的校準(zhǔn)曲線；
[0023]圖7為采用本發(fā)明和離子光譜儀的檢測結(jié)果對比圖；
[0024]圖8為本發(fā)明實(shí)施方式中蔬果離子濃度檢測裝置的原理框圖；
[0025]圖9為本發(fā)明一種蔬果離子濃度檢測裝置的具體電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]本發(fā)明【具體實(shí)施方式】提供了一種蔬果離子濃度的檢測方法，用于測量待測蔬果中的離子濃度，如硝酸鹽離子的濃度。如圖1所示，該方法由蔬果離子濃度的檢測裝置完成，主要包括如下步驟:
[0028]S101、向所述待測蔬果中插入第一探針和第二探針；
[0029]具體地，所述待測蔬果為含有水分的蔬菜或水果，如冬瓜、黃瓜、香蕉、蘋果等。在確定待測蔬果后，直接將一對探針，即第一探針和第二探針，插入于所述待測蔬果中即可。
[0030]如圖3所示，為插入第一探針和第二探針后待測蔬果的等效電路示意圖。插入第一探針和第二探針后待測蔬果具體等效于由電阻RU電阻R2和電容C組成的電路，其中電阻Rl和電阻R2串聯(lián)，電容C并聯(lián)于電阻R2的兩端。本檢測方法是借助于電容C在10KHZ到15KHZ之間的交變電流頻率時相應(yīng)離子濃度的導(dǎo)電性實(shí)現(xiàn)檢測離子濃度的。檢測離子濃度的一個重要參數(shù)為，上述一對探針兩端的電壓及流過上述一對探針的電流之間的相位差。如圖4所示，第一電壓和第一電流的相位示意圖。施加在第一探針和第二探針兩端的電壓為波形B，流經(jīng)第一探針和第二探針的電流為波形C，電壓波形B和電流波形C之間的相位差Θ即是由于待測蔬果中的離子引起的。
[0031]S102、向所述第一探針和所述第二探針上施加第一頻率的交變信號；
[0032]測試不同的蔬果時，施加的交變信號的第一頻率不一定相同，但是其有一定的取值限制。優(yōu)選的，所述交變信號為電壓信號，其第一頻率在0.1HZ到100KHZ之間，即第一頻率的取值范圍為[0.1HZ, 0.1KHZ]。根據(jù)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，在頻率低于0.1HZ的低頻區(qū)，前述第一電壓和第一電流之間并沒有相移，因此并不適用于本發(fā)明。
[0033]S103、獲取第一電壓及第一電流的相位差，所述第一電壓為所述第一探針和所述第二探針兩端的電壓，所述第一電流為流經(jīng)所述第一探針和所述第二探針的電流；
[0034]具體地，上述一對探針兩端的電壓，即為第一探針和第二探針兩端的第一電壓；上述流過