光電快速評繭方法及裝置的製作方法

2023-05-27 02:42:36 1

專利名稱：光電快速評繭方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明是一種檢測蠶繭質量的方法及裝置。
目前，蠶繭質量的現場評定，通常都採用手估目測和幹殼量評定方法。前者是通過檢測人員對蠶繭進行手摸和目測。根據手感溼度和蠶繭表面疵病來判定蠶繭的好壞，其測試精度主要取決於操作者的經驗。這種方法只能評定蠶繭的外觀質量，又容易受主觀因素的影響，檢測精度低。幹殼量評定法是以蠶繭無水幹繭殼重量來確定蠶繭的等級。無水幹繭殼的重量反映繭絲量的多少，不能反映蠶繭的內在質量。在測試過程中，要選取試樣，剖繭去蛹，烘乾稱重，故此方法測試速度慢，要破壞試樣。為準確測定蠶繭的質量等級，現試行繅絲試樣法，即選取一定量的樣繭，繅成生絲，通過檢測生絲的質量來確定蠶繭的質量。這種方法測試精度很高，但是速度很慢，測試周期長，不能用作現場評定，測試費用大，又破壞試樣。
蠶繭在特定波長範圍的光的照射下，能發出不同顏色的螢光的現象，早已被發現。經過研究，還發現蠶繭的螢光色與其質量指標(如解舒)有對應關係，根據這個關係，通過鑑別蠶繭的螢光色，就可推知其質量等級。現在這種方法還處於實驗室研究階段，實驗方法是在暗室中用人眼來觀察鑑別螢光色，妨礙這種方法實用的主要原因是人眼在暗處、辨色能力下降;長時間觀察、人眼容易疲勞、辨色誤差大;而且螢光色的鑑別，受人的主觀因素的影響。因此，人眼辨別螢光色的精度很低。
本發明的目的是提供一種快速評定蠶繭質量的方法及裝置，它採用光電方法檢測出蠶繭的螢光色，從而確定蠶繭的質量等級，測試精度高、速度快、測量時對樣繭無損。
本發明的目的是通過下述的方法和裝置實現的。方法是用波長在300nm-390nm範圍內的準單色光，激發蠶繭表面，使其發出可見螢光，該螢光在500nm-590nm波長範圍內有一發射峰，該峰的相對強度反映了不同的螢光顏色，因此，檢測蠶繭螢光在500nm-590nm範圍內的準單色光信號，同時檢測螢光在410nm-480nm範圍內不隨顏色而變的準單色光信號，作為參考信號，將兩個信號相比就得出一個反映蠶繭顏色的係數，稱為蠶繭的顏色係數。通過定標建立該係數與解舒(蠶繭的一個質量指標)的對應關係。根據這個關係，就可以通過檢測蠶繭的螢光色，來確定蠶繭的質量等級，為提高檢測精度，兩波長範圍光信號檢測設置為同光路同時進行。為實現上述方法而設計的評繭裝置，含有激發光路，並採用螢光收集光路，分光分束光路和二個光電探測器構成螢光檢測光路，激發光路中還增置了照明系統。由兩路光電信號放大器、A/D轉換器、以及單片機、顯示器和印表機構成檢測控制電路。對光電信號進行檢測與運算，測試精度高，速度快。該裝置結構簡單，便於操作。
為理解本發明，下面結合附圖作詳細描述。


圖1為本發明的原理圖。
圖2為本發明的兩種分光分束光路圖。
圖3為本發明的一種控制電路圖。
參照圖1，全裝置可分為光路和檢測控制電路二部分。其光路包括激發光源1、照明系統2、激發濾光器3、蠶繭4、螢光收集光路5、分光分束光路6、光電探測器7、8。檢測控制電路包括光電信號放大電路9、10，A/D轉換器11、12，單片機13、印表機14、顯示器15。這裡激發光源1、照明系統2、激發濾光器3組成激發電路。螢光收集光路5、分光分束光路6、光電探測器7、8組成螢光檢測光路。激發光源1發出的光經照明系統2，激發濾光器3照射到蠶繭4上，蠶繭4受激後，發出的螢光由螢光收集光路5收集，再經分光分束光路6分成波長範圍不同的二束同光路光，並同時由光電探測器7、8分別接收，並轉化為光電流，分別經光電信號放大電路9、10放大後，送進A/D轉換器11、12中進行變換，把模擬信號轉換成數位訊號，由計算機13讀入，獲得蠶繭螢光在二個波長範圍內的信號I1和I2(其中I1是第一個波長範圍內的螢光信號，I2是第二個波長範圍的螢光信號)，將兩信號相除，得到一個反映蠶繭螢光色的係數C。C=K· (I1)/(I2) 這裡K是常數。C值由計算機運算，結果由顯示器或印表機輸出，通過定標，確定C值和蠶繭質量等級的對應關係，這樣，就可直接輸出蠶繭的質量等級。經過測試的蠶繭絲毫無損。根據實驗確定，螢光的兩個波長範圍選在410nm-480nm和500nm-590nm，最佳工作點在440nm±10nm和540nm±10nm。激發波長選在365nm時，螢光效率高。螢光檢測光路和激發光路應成一定角度，角度範圍為15°-60°，蠶繭表面的切平面最好與此角的平分線垂直。
圖2表示了本發明的兩種分光分束光路的結構。圖2a中，16是色散元件，17是入射狹縫光闌，18是出射狹縫光闌。色散元件16將從入射狹縫光闌17透過的複合螢光按波長分開，使選定的波長透過出射狹縫光闌18，並用光電探測器7、8分別接收。圖2b中，19是分束鏡，是中心波長在410nm-480nm範圍內的濾光器，21是中心波長在500nm-590nm範圍內的濾光器。分束鏡把螢光分成同光路的兩束光，再分別由濾光器20、21得到所要檢測波長的光，再由光電探測器接收，如果不用濾光器20、21，則光電探測器應採用帶有分光作用的光電探測器接收。
圖3例舉了本裝置可採用的一種控制電路，光電探測器7、8輸出的信號分別經光電信號放大電路9、10後，放大為小於5V的正電壓信號，由單片機8301控制，同時啟動二塊A/D轉換器ACD0809，將模擬信號轉變成數位訊號，並分別讀入單片機8301中。用單片機的ALE信號四分頻後，作為A/D轉換器ACD 0809的時鐘信號。單片機8301通過74LS138對A/D轉換器ADC0809發選通信號，分別讀入數位訊號。為保證A/D轉換器的轉換精度，用5G24和MC1403組成高精度基準電壓源。ADC0809是8位A/D轉換器，為提高精度，可採用高於8位的A/D轉換器，如12位、16位等。
為便於本發明的實施，光源1最好採用高壓汞燈，光電轉換器7、8最好採用蘭敏光電轉換器，以提高對螢光的探測率。分光分束光路6可以由入射狹縫17、出射狹縫18和分光器件16組成，也可以由分束鏡19和二個濾光器20、21組成。
本發明對兩個波長範圍的蠶繭螢光進行同光路同時間檢測，既消除了電源，光源波動的影響，又減小蠶繭位置和表面形狀的影響，因此檢測精度高，配以微型計算機控制，測試速度快，並且結構簡單、操作方便。可以快速準確地評定蠶繭的內在質量，可作為蠶繭收購部門現場檢測蠶繭質量的儀器，擴充微型計算機的功能去控制蠶繭的進樣與分類，構成以本發明為核心的選繭機，把蠶繭按質量等級分開以利於絲廠實行分級繅絲，提高生絲的產量和質量。
權利要求
1.一種光電快速評繭方法，其特徵在於以波長在300nm-390nm範圍的準單色光激發蠶繭表面，使其發出可見螢光，同時同光路檢測蠶繭發出的在500nm-590nm範圍和410nm-480nm範圍的準單色螢光信號，將兩信號相比，得出蠶繭的顏色係數，通過定標，確定蠶繭的顏色係數與質量的對應關係，根據這個關係，就可由蠶繭的顏色係數確定蠶繭的質量等級。
2.根據權利要求1所述的光電快速評繭方法，其特徵在於所述的激發光的最佳工作波長是365nm。
3.根據權利要求1或2所述的光電快速評繭方法，其特徵在於所述的螢光的兩個檢測波長範圍最佳工作點是440±10nm和540±10nm。
4.一種使用權利要求1所述方法而專門設計的光電快速評繭裝置，含有激發光路部分，其特徵在於由螢光收集光路〔5〕、分光分束光路〔6〕和光電探測器〔7、8〕構成蠶繭螢光檢測光路部分，由兩路光電信號放大器〔9、10〕、A/D轉換器〔11、12〕、以及單片機〔13〕、顯示器〔14〕和印表機〔15〕構成檢測控制電路，並且在所述的激發光路部分中設有照明系統〔2〕。
5.根據權利要求4所述的光電快速評繭裝置，其特徵在於所述的分光分束光路〔6〕可以由入射狹縫〔17〕、出射狹縫〔18〕和分光器件〔16〕組成。
6.根據權利要求4所述的光電快速評繭裝置，其特徵在於所述的分光分束光路〔6〕可以由分束鏡〔19〕和二個濾光器〔20、21〕組成。
全文摘要
一種光電快速評繭方法及裝置。其採用波長在300～390nm的準單色光激發蠶繭表面，使其發出可見螢光，對410～480nm和500～590nm波長範圍內的螢光進行同光路同時間檢測，可得蠶繭螢光顏色係數，通過定標確定此係數與蠶繭質量的關係，這樣就可根據螢光來檢測蠶繭的質量。實現上述方法的裝置由激發光路部件，螢光檢測光路部件和檢測控制部件組成。該裝置檢測精度高，速度快，結構簡單，操作方便。可用於蠶繭收購部門和絲廠。
文檔編號G01N21/64GK1064746SQ9210192
公開日1992年9月23日 申請日期1992年3月21日 優先權日1992年3月21日
發明者殷浩, 林中 申請人:浙江大學