[发明专利]基于背散射光谱技术在线检测牛奶脂肪浓度的方法及系统

权利要求书

1.一种基于背散射光谱技术在线检测牛奶脂肪浓度的系统，其特征在于，所述系统包括：光源、滤光片、光纤耦合装置、光谱检测模块和样品池；所述样品池内盛装有待检测牛奶；所述光源、所述滤光片和所述光纤耦合装置依次光连接；所述光纤耦合装置和所述光谱检测模块位于所述样品池的同一侧，并均通过光纤与所述样品池光连接；

所述光源用于产生激发光；所述滤光片用于对所述激发光进行滤光，得到特定波长的激发光；所述光纤耦合装置用于将所述特定波长的激发光耦合到所述光纤中，并通过所述光纤传输至所述样品池；所述光谱检测模块用于接收所述样品池中的待检测牛奶在所述特定波长的激发光的激发下所产生的背散射光信号，生成背散射光谱；

在检测时，根据所述背散射光谱确定背散射光强度，并以所述背散射光强度作为输入，利用浓度模型得到所述待检测牛奶的脂肪浓度。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光纤耦合装置包括透镜套筒、光纤转接器和两块透镜；所述透镜套筒的一端和所述光纤转接器的一端螺纹连接，所述透镜套筒的另一端与所述滤光片光连接，所述光纤转接器的另一端与所述光纤相连接；两块所述透镜沿所述特定波长的激发光的传输方向依次安装于所述透镜套筒内；两块所述透镜用于对所述特定波长的激发光进行准直和聚焦。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光纤为Y型光纤；所述Y型光纤包括第一分支段、第二分支段和合束段；所述第一分支段和所述第二分支段的一端均与所述合束段的一端相连接，所述第一分支段的另一端与所述光纤耦合装置相连接，所述第二分支段的另一端与所述光谱检测模块相连接，所述合束段的另一端与所述样品池相连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一分支段包括一根照明光纤；所述第二分支段包括多根收集光纤；所述合束段包括所述一根照明光纤和围绕设置于所述一根照明光纤外侧的所述多根收集光纤。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，将所述合束段的另一端记为探头；所述探头为浸入式探头或者非浸入式探头。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述样品池采用不透光材质。

7.一种基于背散射光谱技术在线检测牛奶脂肪浓度的方法，利用权利要求1-6任一项所述的系统进行工作，其特征在于，所述方法包括：

获取在特定波长的激发光的激发下所述待检测牛奶对应的背散射光谱；

根据所述背散射光谱确定背散射光强度；

以所述背散射光强度作为输入，利用浓度模型得到所述待检测牛奶的脂肪浓度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在以所述背散射光强度作为输入，利用浓度模型得到所述待检测牛奶的脂肪浓度之前，所述方法还包括构建浓度模型的步骤，具体包括：

制备不同脂肪浓度的牛奶样品；

获取在所述特定波长的激发光的激发下每一所述牛奶样品对应的背散射光谱，并根据所述背散射光谱确定背散射光强度；

根据所有所述牛奶样品的脂肪浓度和背散射光强度构建浓度模型。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述制备不同脂肪浓度的牛奶样品具体包括：向纯牛奶中分别添加不等量的脱脂牛奶，对所述纯牛奶进行稀释，得到不同脂肪浓度的牛奶样品。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所有所述牛奶样品的脂肪浓度和背散射光强度构建浓度模型具体包括：

对所有所述牛奶样品的脂肪浓度和背散射光强度进行线性回归，构建浓度模型；

或者，以所有所述牛奶样品的脂肪浓度和背散射光强度作为输入，利用机器学习的方法构建浓度模型。