基于云平臺光柵式近紅外檢測儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及糧食、谷物成分及含量分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于云平臺光柵式近紅外檢測儀。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活條件的日益進步，人們的健康也受到越來越多方面的威脅，首要的就是糧食、谷物等人們生活所必須的食物，因此對糧食、谷物成分及含量的檢測就顯得尤為重要。目前，國內(nèi)外已經(jīng)相繼開發(fā)出了許多用于檢測糧食、谷物成分及含量的檢測儀器，如遠紅外、中紅外、近紅外光譜檢測儀等，通過檢測紅外光照射下樣品粒子產(chǎn)生的振動光譜，分析糧食、谷物成分及含量，具有不破壞樣品，不用試劑，不污染環(huán)境，便于操作等特點，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于糧食、谷物成分及含量分析檢測領(lǐng)域。
[0003]上述的多種用于檢測糧食、谷物成分及含量的檢測儀器在對樣品進行檢測時，產(chǎn)生的檢測數(shù)據(jù)都是依靠檢測儀器內(nèi)部設(shè)置的儲存器和單片機進行儲存、運算和分析的，隨著檢測數(shù)據(jù)的增加，儲存器的內(nèi)存量將越來越小，當(dāng)儲存器內(nèi)存被數(shù)據(jù)填滿后，用戶就不得不將以往的數(shù)據(jù)刪除，導(dǎo)致數(shù)據(jù)流失；同時儀器檢測的數(shù)據(jù)結(jié)果只能在檢測儀器中進行查詢，不能滿足出差或者不在檢測設(shè)備身邊等情況下對數(shù)據(jù)的使用；除此之外，當(dāng)需要對所有檢測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析時，數(shù)據(jù)量的巨大不但會耗費大量的時間，同時也不能保證數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0004]云平臺是一種虛擬化技術(shù)，整合了互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用三大核心要素:計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)，是面向用戶提供公用化的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。目前，將糧食、谷物成分及含量的檢測與云平臺技術(shù)結(jié)合在一起實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和存儲的檢測儀器未見報道。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決現(xiàn)有用于檢測糧食、谷物成分及含量的檢測儀器存在的數(shù)據(jù)儲存量小且易流失、無法隨時隨地查找數(shù)據(jù)、精度低的問題，本實用新型提供一種用于檢測糧食、谷物成分及含量的基于云平臺光柵式近紅外檢測儀，可以將最終的光譜數(shù)據(jù)上傳到云平臺進行存儲和計算，擴大了數(shù)據(jù)儲存量，增加了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫資源。
[0006]本實用新型為解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]本實用新型的基于云平臺光柵式近紅外檢測儀，包括:分別與云平臺服務(wù)器中的云儲存和云計算通過互聯(lián)網(wǎng)相連的上位機；用于實現(xiàn)終端設(shè)備與云平臺服務(wù)器相連的查詢終端系統(tǒng)；與上位機相連的控制器；依次設(shè)置的光源、分光鏡、樣品盒、光纖組，所述光源與控制器相連；靠近光纖組設(shè)置的單色儀，所述單色儀由腔體和依次設(shè)置在腔體內(nèi)部的第一反光鏡、光柵、第二反光鏡、探測器組成；分別與探測器和控制器相連的放大器；分別與放大器和控制器相連的A/D轉(zhuǎn)換器；分別與樣品盒和控制器相連的電機；
[0008]所述控制器根據(jù)上位機的控制指令開啟光源和電機，光源的光線經(jīng)分光鏡準(zhǔn)直成平行光照射在樣品盒上，電機驅(qū)動樣品盒勻速轉(zhuǎn)動，透過樣品盒的光線攜帶樣品信息匯入光纖組中，經(jīng)光纖組無損高保真?zhèn)鲗?dǎo)至單色儀中，再依次經(jīng)第一反光鏡準(zhǔn)直、光柵分光后轉(zhuǎn)換為不同波長光線照射在第二反光鏡上，經(jīng)第二反光鏡匯聚至探測器上，探測器將接收的光譜信號轉(zhuǎn)換為弱電信號傳輸給放大器，放大器對弱電信號進行運算放大后傳輸給A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸給控制器，上位機讀取控制器中的光譜數(shù)據(jù)并對其進行定量分析；所述上位機將原始光譜數(shù)據(jù)直接傳送到云儲存中進行儲存，終端設(shè)備通過查詢終端系統(tǒng)登錄服務(wù)器查找、分析和下載原始光譜數(shù)據(jù)，或者所述上位機根據(jù)需求將原始光譜數(shù)據(jù)傳送到云計算中進行處理，再將處理后的光譜數(shù)據(jù)傳送到云儲存中進行儲存，終端設(shè)備通過查詢終端系統(tǒng)登錄服務(wù)器查找、分析和下載處理后的光譜數(shù)據(jù)。
[0009]所述查詢終端系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)接口模塊、與網(wǎng)絡(luò)接口模塊相連的用戶登錄模塊和請求反饋模塊、與用戶登錄模塊相連的請求分析模塊、與請求分析模塊和云平臺服務(wù)器相連的請求處理模塊，所述請求反饋模塊與請求處理模塊相連；用戶通過網(wǎng)絡(luò)接口模塊進入用戶登錄模塊，通過用戶輸入的登錄信息，對用戶進行訪問權(quán)限的認證，請求分析模塊是用戶登錄到系統(tǒng)后，用于完成用戶提出的查詢、分析或下載請求，并將此請求信息傳輸給請求處理模塊，請求處理模塊對用戶提出的查詢、分析或下載請求進行處理，并與服務(wù)器中通過云存儲形式存儲的數(shù)據(jù)進行匹配運算，請求反饋模塊用于接收請求處理模塊的處理結(jié)果，最終通過網(wǎng)絡(luò)接口模塊將處理結(jié)果反饋給終端設(shè)備。
[0010]所述光源采用鹵素?zé)簟?br>[0011 ] 所述放大器采用AD8250芯片。
[0012]所述A/D轉(zhuǎn)換器采用LTC1609芯片。
[0013]所述電機采用35BYGH28-0504步進電機。
[0014]所述控制器采用STM32F103ZET6芯片。
[0015]所述探測器采用硅探測器。
[0016]所述光柵采用長春賽奧科技開發(fā)有限公司的平面光柵，尺寸為15mmX 15mmX 4mm，每毫米300線。
[0017]所述光柵的光譜波長范圍為900nm?1665nm，每間隔3nm取一個光譜值，共可以得到256個光譜值。
[0018]本實用新型的有益效果是:
[0019]1、本實用新型將云平臺作為樣品檢測后光譜數(shù)據(jù)處理和儲存的方式，實現(xiàn)了用戶對數(shù)據(jù)資源的計算和儲存，降低了硬件儲存器的使用率，減少了硬件設(shè)備的使用，同時減輕了儀器本身的自重，節(jié)約了使用成本和物理空間，在一定程度上保證了數(shù)據(jù)儲存的安全性，使數(shù)據(jù)不易流失。
[0020]2、本實用新型利用云平臺可以將光譜數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器中，實現(xiàn)資源共享，同時擴大了數(shù)據(jù)儲存量，增加了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫資源，提高了資源的利用率。
[0021]3、本實用新型利用云平臺將最終獲得的光譜數(shù)據(jù)傳入手機、平板電腦或者計算機等各類可移動終端設(shè)備，實現(xiàn)光譜數(shù)據(jù)的隨時隨地查找、分析和下載，降低了數(shù)據(jù)查找的復(fù)雜性和難度，改善了以往只能在檢測儀器中查詢數(shù)據(jù)的情況。
[0022]4、本實用新型中，當(dāng)需要修改光譜數(shù)據(jù)的計算方法時，利用云平臺就可以按照自己的需求來進行修改，而不需要像以往必須改變檢測儀器中的硬件，使檢測儀器的操作更加簡單化、方便化。
[0023]5、本實用新型在使用過程中，通過上位機既可以讀取服務(wù)器中的原始數(shù)據(jù)，也可以讀取服務(wù)器中原始數(shù)據(jù)經(jīng)處理后產(chǎn)生的新數(shù)據(jù)，通過兩種數(shù)據(jù)的分析比較，可以得到更為準(zhǔn)確的測量結(jié)果，提高了檢測精度。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型的基于云平臺光柵式近紅外檢測儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為上位機、云平臺、終端設(shè)備三者之間的數(shù)據(jù)傳輸原理示意圖。
[0026]圖3為終端設(shè)備與云平臺中的服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸原理示意圖。
【具體實施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0028]如圖1所示，本實用新型的基于云平臺光柵式近紅外檢測儀，由光源、分光鏡、樣品盒、電機、光纖組、單色儀、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、控制器、上位機和云平臺組成。光源采用鹵素?zé)?，光源、分光鏡、樣品盒、光纖組、單色儀依次設(shè)置，且單色儀靠近光纖組設(shè)置，分光鏡用于接收光源的光線并將接收的光線準(zhǔn)直成平行光照射在樣品盒上，樣品盒中盛裝有待測樣品，透過樣品盒的光線攜帶有豐富的樣品信息進入光纖組中，攜帶有樣品信息的光線通過光纖組的無損高保真?zhèn)鬏斪饔萌肷渲羻紊珒x上，單色儀由腔體和依次設(shè)置在腔體內(nèi)部的第一反光鏡、光柵、第二反光鏡、探測器組成，第一反光鏡用于接收來自于光纖組的攜帶有樣品信息的光線并將其準(zhǔn)直成平行光，光柵用于接收來自于第一反光鏡的平行光并對其進行分光，第二反光鏡用于匯聚通過光柵分光后的各波段光，探測器用于探測匯聚光成像。單色儀中的探測器與放大器相連，探測器將接收到的光譜信號轉(zhuǎn)換為弱電信號傳輸給放大器，放大器與A/D轉(zhuǎn)換器相連，放大器接收弱電信號并對其進行運算放大后傳輸給A/D轉(zhuǎn)換器，控制器分別與光源、電機、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和上位機相連，電機還與樣品盒相連，A/D轉(zhuǎn)換器將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸給控制器，上位機用于向控制器發(fā)送控制指令，讀取光譜數(shù)據(jù)、實現(xiàn)樣品的定量分析，控制器用于控制光源開啟、電機啟動，同時將接收到的數(shù)字信號傳輸給上位機，電機用于控制樣品盒勻速轉(zhuǎn)動。
[0029]本實施方式中，放大器采用AD8250芯片。
[0030]本實施方式中，A/D轉(zhuǎn)換器采用LTC1609芯片。
[0031]本實施方式中，電機采用35BYGH28-0504步進電機。
[0032]本實施方式中，控制器采用STM32F103ZET6芯片。
[0033]本實施