CN105424229A - 适用于近红外仪的压力检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及检测仪器技术领域，尤其涉及一种适用于近红外仪的压力检测装置及其检测方法，其中该压力检测装置包括压力传感器、单片机最小系统、A/D转换单元和显示屏，压力传感器设于近红外仪的探测面上，用于检测样品表面受到的近红外仪的压力，A/D转换单元连接于压力传感器与单片机最小系统之间，A/D转换单元将压力传感器的检测信号转换为数字信号并传递给单片机最小系统进行读取，单片机最小系统对读取的数字信号进行识别处理，显示屏与单片机最小系统连接，用于显示处理后的数字信号。工作人员可以根据显示屏上显示出来的压力参数做出及时的调整，保证样品光谱信息的准确性，实现测量力度的标准化，提高光谱测量的精确程度。

Description

适用于近红外仪的压力检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及检测仪器技术领域，尤其涉及一种适用于近红外仪的压力检测装置及其检测方法。

背景技术

近红外光谱法具有快速、无损和多重参数同时测量等特点，被广泛地应用于现代农产品及其他样品品质的无损的检测中，该方法利用检测对象在近红外光谱区的光学特性，通过化学计量学方法建立定性或定量分析模型，使得样品无需进行样品预处理，并且能够实现多重参数同时测量和短时间测量的效果。

目前手持式近红外仪在使用过程中，往往因为对样品表面的的施压不一致及样品表面各点受力不均匀等造成检测对象的光谱失真，从而造成对检测对象的检测结果不准确。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有的手持式近红外仪检测对样品的施压不同造成的检测结果不准确的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于近红外仪的压力检测装置，包括压力传感器、单片机最小系统、A/D转换单元和显示屏，所述压力传感器设于近红外仪的探测面上，用于检测样品表面受到的近红外仪的压力，所述A/D转换单元连接于压力传感器与单片机最小系统之间，所述A/D转换单元将所述压力传感器的检测信号转换为数字信号并传递给所述单片机最小系统进行读取，所述单片机最小系统对读取的所述数字信号进行识别处理，所述显示屏与所述单片机最小系统连接，用于显示处理后的数字信号。

其中，还包括电源，所述电源与所述单片机最小系统连接。

其中，还包括信号调理电路，所述压力传感器与所述A/D转换单元通过所述信号调理电路连接。

其中，所述压力传感器的数量为多个，多个所述压力传感器围绕近红外仪的探头均匀分布。

其中，所述压力传感器的数量为4个，所述信号调理电路包括4个恒流源电路，4个所述压力传感器分别与4个所述恒流源电路连接。

本发明还提供了一种适用于近红外仪的压力检测装置的检测方法，包括步骤S1，多个压力传感器分别进行信号采集；

S2，对采集信号进行处理；

S3，显示屏显示处理后的结果。

其中，所述步骤S1还包括S11，系统初始化，其中一个压力传感器的采集通道打开；

S12，进行信号采集；

S13，判断步骤S12中进行信号采集的压力传感器是否完成采集；若未完成则返回步骤S12，若完成则执行步骤S14；

S14，下一个压力传感器的采集通道打开；

S15，判断多个压力传感器的是否均完成信号采集；若未完成则在S14打开的采集通道返回步骤S12，若完成则执行步骤S2。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的适用于近红外仪的压力检测装置，将压力传感器设置在近红外仪的检测面上，当近红外仪与样品进行接触检测样品表面的光谱信息时压力传感器检测近红外仪对样品表面的压力，并通过信号处理电路将检测到的压力信号传递给A/D转换单元，A/D转换单元与单片机最小系统连接，单片机最小系统对压力信号进行处理最终在与单片连接的显示屏上显示出来，工作人员可以根据显示屏上显示出来的压力参数做出及时的调整，保证样品光谱信息的准确性，实现测量力度的标准化，提高光谱测量的精确程度。

附图说明

图1是本发明提供的适用于近红外仪的压力检测装置的结构示意图；

图2是本发明的压力传感器的安装位置图；

图3是本发明的适用于近红外仪的压力检测装置的检测方法的流程图；

图4是本发明的适用于近红外仪的压力检测装置的检测方法的流程图。

图中：10：压力传感器；20：A/D转换单元；30：单片机最小系统；40：显示屏；50：电源；5：探头；101：压力传感器；102：压力传感器；103：压力传感器；104：压力传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种适用于近红外仪的压力检测装置，包括压力传感器10、单片机最小系统30、A/D转换单元20、信号调理电路和显示屏40，其中单片机最小系统30和A/D转换单元20设置在近红外仪的内部，压力传感器10设于近红外仪的探测面上，近红外仪的探测面上设有探头5，压力传感器10的数量为N个，N为大于1的正整数，N个压力传感器10设置在探头5的周围均匀分布，当近红外仪工作时，压力传感器10与检测样品直接接触，感应近红外仪对样品表面的压力，压力传感器10通过信号调理电路与A/D转换单元20连接，进一步地，信号调理电路包括4个恒流源电路，压力传感器10的数量为4个，分别为压力传感器101、压力传感器102、压力传感器103和压力传感器104，4个压力传感器10分别与4个恒流源电路连接，恒流源电路的电流恒定，参照压力传感器10的标定公式：

$F={\left(\frac{25}{R_P}\right)}^{1.412}$

其中，F为物体受到的压力值，R_P为传感器受到该压力时输出的对应电阻值。通过恒流源电路，将流过传感器的电流值恒定，由电压、电流和电阻三者关系式：

U_out＝IR_p

可知，当电流恒等时，电压与电阻值成正比，故可由A/D转换采集到的电压值推到回当前所受的压力值公式：

$F={\left(\frac{25}{U_{out}/R_P}\right)}^{1.412}$

可知，恒流源电路输出的电压值与样品表面的压力成正比，从而进行压力测量。

A/D转换单元20与单片机最小系统30连接，A/D转换单元20将恒流源电路输出的模拟信号电压值转换为数字信号并传递给单片机最小系统30进行读取，单片机最小系统30对读取的数字信号进行识别处理，将数字信号转换成对应的压力参数，通过最小二乘法修正得到压力测量值，显示屏40设置在近红外仪的非检测面上且与单片机最小系统30连接，用于显示压力得到的压力测量值，显示的内容包括当前检测的4个压力传感器10的压力和时间。

另外，该装置还包括电源50，电源50与单片机最小系统30连接，为单片机最小系统30提供电能。

在近红外仪对样品光谱信息进行测量时，压力传感器10与样品表面接触，检测样品表面受到的近红外仪的压力，4个压力传感器10分别通过4个恒流源电路与A/D转换单元20连接，A/D转换单元20通过编程将恒流源电路输出的模拟电压信号转化为数字信号，输入到单片机最小系统30，然后由单片机最小系统30在其内部由软件编程进行压力信号的处理，最终显示屏40上显示出测量的压力数据及其测量的时间。该适用于近红外仪的压力检测装置能够实时监控近红外仪对样品表面的压力，用户可以根据显示屏40上显示的数据及时的做出调整，保证了样品光谱信息的准确性，实现其测量力度的标准化，提高了光谱测量的精确程度。

本发明还提供了一种适用于近红外仪的压力检测装置的检测方法，在A/D转换单元20进行编程将信号调理电路输入到单片机的电压值的模拟量转换为数字量，单片机最小系统30的内部由软件编程对压力传感器10的检测到的压力数据进行处理，如图3所示，该检测方法包括步骤S1，N个压力传感器10依次进行信号采集；

S2，对采集信号进行数据处理；

S3，显示屏40显示处理后的结果。

进一步地，以N＝4为例，如图4所示，步骤S1还包括步骤S11，在软件编程中先对4个压力传感器10的采集通道按0-3进行编号，系统初始化，其中一个压力传感器10的采集通道打开，系统默认编号为0的压力传感器10的采集通道打开；

S12，进行信号采集；

S13，判断步骤S12中进行信号采集的压力传感器10是否完成采集。若未完成则返回步骤S12，即编号为0的压力传感器10的采集通道继续进行信号采集，若完成则执行步骤S14；

S14，下一个压力传感器10的采集通道打开，也就是编号为1的压力传感器10的采集通道打开准备采集信号；

S15，判断4个压力传感器10的是否均完成信号采集，在软件编程中体现在判断当前的采集通道的编号是否大于3，当编号大于3时证明4个压力传感器10均完成信号采集，当编号小于3时证明有压力传感器10未完成信号采集；若未完成则在S14打开的采集通道返回步骤S12，即当前编号的压力传感器的采集通道继续进行信号采集，若完成，则执行步骤S2。

综上所述，本发明提供的适用于近红外仪的压力检测装置使用户可以实时监测探头对样品表面的压力，从而做出及时的调整，保证了样品光谱信息的准确性，实现其测量力度的标准化，提高光谱测量的准确程度。本发明提供的适用于近红外仪的压力检测装置的信号采集方法通过4个压力传感器依次采集信号方式实现了对样品表面压力的全面实时测量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种适用于近红外仪的压力检测装置，其特征在于：包括压力传感器、单片机最小系统、A/D转换单元和显示屏，所述压力传感器设于近红外仪的探测面上，用于检测样品表面受到的近红外仪的压力，所述A/D转换单元连接于压力传感器与单片机最小系统之间，所述A/D转换单元将所述压力传感器的检测信号转换为数字信号并传递给所述单片机最小系统进行读取，所述单片机最小系统对读取的所述数字信号进行识别处理，所述显示屏与所述单片机最小系统连接，用于显示处理后的数字信号。

2.根据权利要求1所述的适用于近红外仪的压力检测装置，其特征在于：还包括电源，所述电源与所述单片机最小系统连接。

3.根据权利要求1所述的适用于近红外仪的压力检测装置，其特征在于：还包括信号调理电路，所述压力传感器与所述A/D转换单元通过所述信号调理电路连接。

4.根据权利要求3所述的适用于近红外仪的压力检测装置，其特征在于：所述压力传感器的数量为多个，多个所述压力传感器围绕近红外仪的探头均匀分布。

5.根据权利要求4所述的适用于近红外仪的压力检测装置，其特征在于：所述压力传感器的数量为4个，所述信号调理电路包括4个恒流源电路，4个所述压力传感器分别与4个所述恒流源电路连接。

6.一种如权利要求4所述的适用于近红外仪的压力检测装置的检测方法，其特征在于：包括步骤S1，多个压力传感器依次进行信号采集；

S2，对采集信号进行处理；

S3，显示屏显示处理后的结果。

7.一种如权利要求6所述的适用于近红外仪的压力检测装置的检测方法，其特征在于：所述步骤S1还包括S11，系统初始化，其中一个压力传感器的采集通道打开；

S12，进行信号采集；

S13，判断步骤S12中进行信号采集的压力传感器是否完成采集，若未完成则返回步骤S12，若完成则执行步骤S14；

S14，下一个压力传感器的采集通道打开；

S15，判断多个压力传感器的是否均完成信号采集，若未完成则在S14打开的采集通道返回步骤S12，若完成则执行步骤S2。