[发明专利]一种基于可见光的液体变质监测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于可见光的液体变质监测方法及系统。该方法包括：通过振动传感器振动待测液体，使得液体表面在表面张力的作用下产生表面毛细波；使用光源组合发出多种不同颜色的可见光，照射在液体表面；接收经过液体表面毛细波反射的可见光；对于接收到的可见光的光强变化数据，分析反射光的频偏关系，得到液体表面毛细波的波长，进而利用表面毛细波波长计算得到液体表面张力；对于接收到的可见光，通过分析不同颜色的可见光下液体吸收的光强，得到液体的颜色，进而综合颜色和表面张力得到液体类型以及液体中微生物含量情况。利用本发明能够实现更高精度且低成本的液体变质监测。

技术领域

本发明涉及液体质量监测技术领域，更具体地，涉及一种基于可见光的液体变质监测方法及系统。

背景技术

现在的人们注重食品安全，分析食品品质的需求越来越多，而在工业生产中，还没有一种方法可以实时监测液体是否发生变质(如酸奶酿制过程以及酒精发酵过程的变质监测)，因为目前检测设备大多数都是侵入式设备或者价格昂贵的设备，消费者通常只能够通过食品上标识的生产日期来判断液体是否发生变质，所以在实现检测到液体变质过程中微生物含量变化的基础上，做出便宜、准确度高的液体变质监测计具有重要意义，逐渐成为研究的热点话题。

目前，工业上使用的液体变质检测分成几种，第一种是使用侵入式设备，如PH计，因为液体中发现的许多细菌会产生副产品乳酸，乳酸导致pH值下降，但是使用PH计需要定时打开液体容器来检测液体的PH值；第二种是使用ATP(三磷酸腺苷)生物发光法，ATP生物发光技术测量荧光素和荧光素酶之间的酶反应产生的光发射，用光度计测量反应过程中发出的光量与ATP的浓度成正比，因此也与样品中微生物的数量成正比，但是这种方法需要复杂的操作以及昂贵的设备；第三种是电子鼻技术，电子鼻是一种用于快速检测和识别气味混合物的分析设备，它模仿人类嗅觉的操作原理，然而电子鼻的精度取决于其他传感器的价格，通常成本较高。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种基于可见光的液体变质监测方法及系统，利用液体变质过程吸收光谱以及表面毛细波的特性，实现更高精度且低成本的液体质量监测方案。

根据本发明的第一方面，提供一种基于可见光的液体变质监测方法。该方法包括：

步骤S10，建立液体表面张力数据库，该表面张力数据库反映多种类型液体的微生物含量与液体表面张力及吸收光谱之间的对应关系；

步骤S20，通过振动传感器振动待测液体，使得液体表面在表面张力的作用下产生表面毛细波；

步骤S30，使用光源组合发出多种不同颜色的可见光，照射在液体表面；

步骤S40，接收经过液体表面毛细波反射的可见光；

步骤S50，对于接收到的可见光的光强变化数据，分析反射光的频偏关系，得到液体表面毛细波的波长，进而利用表面毛细波波长计算得到液体表面张力；

步骤S60，对于接收到的可见光，通过分析不同颜色的可见光下液体吸收的光强，得到液体的颜色，进而综合颜色和表面张力得到液体类型以及液体中微生物含量情况。

根据本发明的第二方面，提供一种基于可见光的液体变质监测系统。该系统包括：

预处理模块：用于建立液体表面张力数据库，该表面张力数据库反映多种类型液体的微生物含量与液体表面张力及吸收光谱之间的对应关系；

振动模块：用于通过振动传感器振动待测液体，使得液体表面在表面张力的作用下产生表面毛细波；

发射光模块：使用光源组合发出多种不同颜色的可见光，照射在液体表面；

接收光模块：用于接收经过表面毛细波反射的可见光；