淡水鱼新鲜度超声检测仪及检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种淡水鱼新鲜度无损检测仪及检测方法，它包括超声波探头、超声波发射电路、收发一体超声电路、信号处理电路、中央处理器、液晶显示器、键盘，所述超声波探头、超声波发射电路、收发一体超声电路、中央处理器依次相连，所述信号处理电路的输入端与收发一体超声电路相连，另一端与中央处理器相连，液晶显示器、键盘分别与中央处理器相连。本发明结构简单、性价比高、容易操作，解决了现有无损检测淡水鱼新鲜度方法的准确度较低,操作复杂，检测时间长的问题。
【专利说明】淡水鱼新鲜度超声检测仪及检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种检测装置，特别涉及一种淡水鱼新鲜度超声检测仪及检测方法。【背景技术】
[0002]淡水鱼是我国的重要的水产品之一，淡水鱼具有口感好，蛋白质含量高，营养价值丰富等特点，是人们日常生活中最喜爱的食物之一。但是淡水鱼作为一种特有的食物资源，具有易腐性、季节性、区域性和集中性等特点，且鱼类及其制品不耐保藏，容易发生变质，新鲜度是评价鱼肉质量的一个重要指标。但是现有的淡水鱼新鲜度检测是基于化学试剂的检测法，存在检测时间长、效率低、操作复杂的缺点。

【发明内容】

[0003]为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、可靠性高的淡水鱼新鲜度超声检测仪及检测方法。
[0004]本发明解决上述技术问题的技术方案是:包括超声波探头、超声波发射电路、收发一体超声电路、信号处理电路、中央处理器、液晶显示器、键盘，所述超声波探头、超声波发射电路、收发一体超声电路、中央处理器依次相连，所述信号处理电路的输入端与收发一体超声电路相连，另一端与中央处理器相连，液晶显示器、键盘分别与中央处理器相连。
[0005]一种淡水鱼新鲜度无损检测方法，包括以下步骤:
[0006]I)将超声波探头紧贴于淡水鱼表面；
[0007]2)发射超声波信号；
[0008]3)接收反射的超声波信号；
[0009]4)将接收的超声波反射信号进行滤波、放大、限幅处理；
[0010]5)将处理后的超声波反射信号进行A/D转换，再送到中央处理器进行傅里叶变换得到主频率的幅值，将检测的数据与系统预先存储的淡水鱼新鲜度对应的幅值进行对比，得到淡水鱼的新鲜度检测结果。
[0011]本发明的有益效果是:本发明的超声波探头发射脉冲波，再接收从淡水鱼内部反射回来的声波，经信号处理电路将信号滤波、放大、限幅后送给中央处理器内部自带的A/D进行采集，将模拟直流量转换成数字量，中央处理器根据采集值判断淡水鱼新鲜度。本发明不会破坏淡水鱼的鱼肉组织的特性，并可无损检测淡水鱼的新鲜度，并将淡水鱼新鲜度分为四个等级，分别是新鲜(A)、较新鲜(B)、一般新鲜(C)、不新鲜(D)，无损检测准确度达90%以上。本发明结构简单、检测迅速、携带方便、易于推广、成本较低。
[0012]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1为本发明的原理框图。
[0014]图2为本发明的电原理图。【具体实施方式】
[0015]判断淡水鱼新鲜度的超声无损检测方法的特征在于随着淡水鱼的死亡时间的推移，鱼皮(鱼鳞)与鱼肉组织的声阻抗之间存在差异，淡水鱼死亡时间越长这种差异就越大，质点中声速和密度的乘积的声特性阻抗也随着新鲜度的降低而降低。此外，对于40kHz的超声波来说，在淡水鱼鱼肉组织其波长λ = 37.5_，而鱼皮(鱼鳞)与鱼肉组织的界面明显大于其波长。所以可以认为鱼皮(鱼鳞)与鱼肉组织的界面对于该系统来说为大界面对入射超声波呈反射现象。
[0016]声束入射至平滑的大界面时,声能从界面反射回原介质；反射声束的幅值(A)与声强反射系数(RA)有以下关系式:
[0017]RA = (Z2Cos Θ J-Z1Cos Qi)/ (Z2cos Θ JZ1Cos Θ t)
[0018]式中Z1,Z2分别为第一介质与第二介质的声特性阻抗。Θ i为入射角；Θ t为穿透角。
[0019]因此，反射回声的幅值主要取决于大界面两侧介质的声特性阻抗差别度，差别愈大，反射回声幅值愈大，穿透声波幅值愈小。利用这种关系建立的模糊关系式来判断淡水鱼新鲜度的方法。
[0020]参见图1，本发明包括超声波探头、超声波发射电路、收发一体超声电路、信号处理电路、中央处理器、液晶显示器、键盘，所述超声波探头、超声波发射电路、收发一体超声电路、中央处理器依次相连，所述信号处理电路的输入端与收发一体超声电路相连，另一端与中央处理器相连，液晶显示器、键盘分别与中央处理器相连。
[0021]本发明以STM32为中央处理器，超声波经发射电路产生高能脉冲，激励超声波探头，使之发出超声波，在淡水鱼鱼肉组织中传播，最终在鱼皮(鱼鳞)与鱼肉组织的分界面反射回。由于换能器的可逆效应，反射回来的超声波又转换成电脉冲送至信号处理电路，经滤波、放大、再滤波、限幅后，由中央处理器DSP/STM32自带的ADC进行波形数据采集，将得出来的数据与系统预先存储的淡水鱼新鲜度对应的幅值进行对比，从而得出淡水鱼的新鲜度，由中央处理器STM32控制液晶显示其检测的新鲜度。显示为新鲜(A)、较新鲜(B)、一般新鲜(C)、不新鲜(D)四个等级，这四个表示淡水鱼(鲫鱼)的不同新鲜
[0022]试验选用的是从市场上精心挑选的10条新鲜活鱼(鲫鱼)，将其放置到10个鱼缸里面，并将其编号。用超声波进行对10条鲫鱼的新鲜度检测，测试方法:每隔一个小时对10条鱼分别进行10次实验，进行12小时的检测。信号的采集在实验室安静的环境下进行，室温24°C左右，把试验的淡水鱼放置在做好的实验平台上，将探头用耦合剂(水)粘紧。新鲜度的检测是以DSP/STM32为主控芯片，由处理器经发射电路产生高能脉冲，激励超声波换能器，使之发出超声波，在鱼肉组织中传播，最终在鱼皮(鱼鳞)与鱼肉组织的分界面反射回。由于换能器的可逆效应，反射回来的超声波又转换成电脉冲送至信号处理电路。经滤波、放大、再滤波、检波整形后，由DSP/STM32自带的ADC进行波形数据采集，利用FFT变换对采集的数据进行时域至频域的转换，算出主频率的幅值，从新鲜到不新鲜幅值变化是700mv到IOOmv之间。将得出来的数据与系统预先存储的淡水鱼(鲫鱼)新鲜度对应的幅值进行对比，并建立淡水鱼新鲜度与幅值之间的数据库，根据相关数据，建立模糊关系式，模糊关系式为[0023]
【权利要求】
1.一种淡水鱼新鲜度超声检测仪，其特征是:包括超声波探头、超声波发射电路、收发一体超声电路、信号处理电路、中央处理器、液晶显示器、键盘，所述超声波探头、超声波发射电路、收发一体超声电路、中央处理器依次相连，所述信号处理电路的输入端与收发一体超声电路相连，另一端与中央处理器相连，液晶显示器、键盘分别与中央处理器相连。
2.如权利要求1所述的淡水鱼新鲜度超声检测仪，其特征在于:所述中央处理器为STM32。
3.一种淡水鱼新鲜度无损检测方法，包括以下步骤: (1)将超声波探头紧贴于淡水鱼表面； (2)发射超声波信号； (3)接收反射的超声波信号； (4)将接收的超声波反射信号进行滤波、放大、限幅处理； (5)将处理后的超声波反射信号进行A/D转换，再送到中央处理器进行傅里叶变换得到主频率的幅值，将检测的数据与系统预先存储的淡水鱼新鲜度对应的幅值进行对比，得到淡水鱼的新鲜度检测结果。
【文档编号】G01N29/04GK103983693SQ201410234337
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】吴新开, 曾峰 申请人:湖南科技大学