(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210497060.3 (22)申请日 2022.05.06 (71)申请人 杭州电子科技大 学平湖数字技 术创 新研究院有限公司 地址 314299 浙江省嘉兴 市平湖市钟埭街 道福善线钟南段28 8号智创园C楼7层 申请人 杭州电子科技大 学 (72)发明人 赵治栋　惠国华　李虎　逯鑫淼　 张显飞　王金鹏　赵丽艳　 (74)专利代理 机构 杭州天麟知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 33374 专利代理师 占宇 (51)Int.Cl. G01N 21/3577(2014.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种用于 检测蔗糖溶 液浓度的装置及方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于检测蔗糖溶液浓度 的装置及方法。 该装置包括控制器和检测装置， 检测装置包括基座， 基座上设有检测容器， 检测 容器内左右两侧对称设有红外光源和红外检测 装置， 红外检测装置包括第一红外检测模块和第 二红外检测模块， 检测容器内还设有参照光纤， 参照光纤两端分别与红外光源和第二红外检测 模块连接， 检测容器顶部设有第一进液口和进气 口， 进气口连接有热风输出装置， 检测容器上部 设有第二进液口， 检测容器底部设有出液口， 检 测容器上方设有水平设置的输送带， 输送带上设 有多个注液容器， 注液容器底部设有与注液容器 连通的出液管， 出液管上设有第三电磁阀。 本发 明能够快速准确的检测出蔗糖溶液的浓度， 操作 简单。 权利要求书3页 说明书7页 附图5页 CN 114894739 A 2022.08.12 CN 114894739 A 1.一种用于检测蔗糖溶液浓度的装置， 其特征在于， 包括控制器(1)和检测装置， 所述 检测装置包括基座(2)， 所述基座(2)上设有检测容器(3)， 所述检测容器(3)内左右两侧对 称设有红外光源(4)和红外检测装置(5)， 所述红外检测装置(5)包括第一红外检测模块(6) 和第二红外检测模块(7)， 所述检测容器(3)内还设有参照光纤(8)， 所述参照光纤(8)两端 分别与红外光源(4)和第二红外检测模块(7)连接， 所述检测容器(3)顶部设有第一进液口 (9)和进气口(10)， 所述进气口(10)连接有热风输出装置(11)， 所述检测容器(3)上部设有 第二进液口(12)， 所述第二进液口(12)上设有第一电磁阀(13)， 所述第二进液口(12)通过 连接管路与清水输出装置(14)连接， 所述检测容器(3)底部设有出液口(15)， 所述出液口 (15)上设有第二电磁阀(16)， 所述检测容器(3)上方设有水平设置的输送带(17)， 所述输送 带(17)通过支架与基座(2)连接， 所述输送带(17)上设有多个注液容器(18)， 所述注液容器 (18)底部设有与注液容器(18)连通的出液管(19)， 所述出液管(19)上设有第三电磁阀 (20)， 所述控制器(1)分别与红外光源(4)、 第一红外检测模块(6)、 第二红外检测模块(7)、 热风输出装置(11)、 第一电磁阀(13)、 清水输出装置(14)、 第二电磁阀(16)、 输送带(17)、 第 三电磁阀(20)电连接 。 2.根据权利要求1所述的一种用于检测蔗糖溶液浓度的装置， 其特征在于， 所述检测容 器(3)内还设有液位传感器(21)， 所述液位传感器(21)与控制器(1)电连接 。 3.根据权利要求1所述的一种用于检测蔗糖溶液浓度的装置， 其特征在于， 所述检测容 器(3)内底部还设有搅拌叶片(22)以及用于驱动搅拌叶片(22)转动的驱动电机(23)， 所述 驱动电机(23)与控制器(1)电连接 。 4.根据权利要求1所述的一种用于检测蔗糖溶液浓度的装置， 其特征在于， 所述出液口 (15)通过 连接管路与废水处 理装置连接 。 5.一种用于检测蔗糖溶液浓度的方法， 用于权利要求1所述的一种用于检测蔗糖溶液 浓度的装置， 其特 征在于， 包括以下步骤： 配置多个不同浓度的蔗糖溶液， 检测每个浓度的蔗糖溶液对应的特征值Y， 将这些值进 行线性拟合得到浓度计算公式： Y＝1.2X ‑130， X为蔗糖溶 液的浓度； 取待测蔗糖溶 液， 检测其对应的特 征值Y， 根据浓度计算公式： Y＝1.2X‑130， 计算出待测蔗糖溶 液的浓度； 所述检测某个浓度的蔗糖溶 液对应的特 征值Y的方法包括以下步骤： S1： 输送带将装有该浓度蔗糖溶液的注液容器输送到检测容器上方， 使该注液容器的 出液管对准检测容器的第一进液 口， 该出液管上 的第三电磁阀打开， 注液容器内的蔗糖溶 液注入检测容器内， 静置K秒； S2： 启动红外光源发出红外光， 红外光穿过蔗糖溶液后被第一红外检测模块检测到， 第 一红外检测模块将检测到的光谱数据集合D1发送给控制器， 光谱数据集合D1包含n个光谱 数据， 红外光经过参照光纤后被第二红外检测模块检测到， 第二红外检测模块将检测到的 光谱数据集合D2发送给控制器， 光谱数据集合D2包含n个光谱 数据， 每个光谱 数据由波数sp 及对应的光谱强度w n组成； S3： 控制器将光谱数据集合D1中的光谱数据按照波数从大至小排列得到光谱数据集合 L1， 将光谱数据集合D2 中的光谱数据按照波数从大至小排列得到光谱数据集合L2， 控制器 将光谱数据集合L1中的光谱数据的光谱强度减去光谱数据集合L2中的对应光谱数据的光权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114894739 A 2谱强度， 得到光谱数据集 合L3； S4： 控制器计算光谱数据集合L3中的每个光谱数据对应的强度波数比tr， 得到强度波 数比数据集合T， T＝{tr(1)、 tr(2) …tr(n)}， tr(i)为光谱数据集合L3中的第i个光谱数据 G3(i)对应的强度波数比， 1≤i≤ n， 其中， sp3(i)为光谱数据G3(i)中 的光谱强度， w n3(i)为光谱数据G3(i)中的波数； S5： 控制器将强度波数比数据集合T中的数据输入非线性共振模型， 利用非线性共振模 型计算得到特征信噪比SNR， 控制器以激励噪声强度为x轴， 信噪比值为y轴， 建立直角坐标 系， 在直角坐标系中绘制出特征信噪比曲线， 取特征信噪比曲线上激励噪声强度最大 的波 谷对应的信噪比值作为特 征值Y； S6： 第二电磁阀打开， 检测容器内的蔗糖溶液从出液口排出， 第一电磁 阀打开， 清水输 出装置将清水输入检测容器进 行清洗， T1秒后， 第一电磁阀关闭， 清水输出装置停止输出清 水， T2秒后， 检测容器内的清水全部排出， 第二电磁阀关闭， 热风输出装置将热风输入检测 容器内将检测容器烘干 。 6.根据权利要求5所述的一种用于检测蔗糖溶液浓度的方法， 其特征在于， 所述步骤S3 包括以下步骤： S31： 控制器将光谱数据集合D1中的光谱数据按照波数从大至小排列得到光谱数据集 合L1， L1＝{G1(1)、 G1(2)…G1(n)}， 光谱数据集合L1中第i个光谱数据G1(i)＝(wn1(i)、 sp1 (i))， 1≤i≤n， sp1(i)为光谱数据G1(i)中的光谱强度， w n1(i)为光谱数据G1(i)中的波数； S32： 控制器将光谱数据集合D2中的光谱数据按照波数从大至小排列得到光谱数据集 合L2， L2＝{G2(1)、 G2(2)…G2(n)}， 光谱数据集合L2中第i个光谱数据G2(i)＝(wn2(i)、 sp2 (i))， sp2(i)为光谱数据G2(i)中的光谱强度， w n2(i)为光谱数据G2(i)中的波数； S33： 控制器将光谱数据集合L1中的光谱数据的光谱强度减去光谱数据集合L2中的对 应光谱数据的光谱强度， 得到光谱数据集合L3， L3＝{G3(1)、 G3(2)…G3(n)}， 光谱数据集合 L3中的第i个光谱数据G3(i)＝(wn3(i)、 sp3(i) )， 其中， wn3(i)＝wn2(i)‑wn1(i)， sp3(i)＝sp1(i)＝sp2(i)， sp3(i)为光谱数据G3(i)中的 光谱强度， w n3(i)为光谱数据G3(i)中的波数。 7.根据权利要求5所述的一种用于检测蔗糖溶液浓度的方法， 其特征在于， 所述步骤S5 包括以下步骤： 控制器将强度波数比数据集 合T中的数据输入非线性共 振模型： 其中， x为非线性共振模型中虚拟质点的位置， V(x)为非线性对称势函数， A为输入信号权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114894739 A 3