一種基于avr的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)，包括：核磁共振含油量檢測系統(tǒng)由樣品試管[107]、磁場系統(tǒng)[108]、振蕩電路[103]、信號放大[104]、掃場電路[101]、AVRATmega單片機(jī)[105]、數(shù)據(jù)存儲器[102]、比較電路[109]、打印機(jī)[110]、鍵盤[111]和LCD顯示器[106]和電源[112]等組成，其特征在于，利用核磁共振技術(shù)進(jìn)行油料含油量檢測，該檢測系統(tǒng)具備較高的檢測速度、處理精度和較高的抗干擾能力。根據(jù)本發(fā)明所提供的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)，達(dá)到了測量準(zhǔn)確度高、操作簡便、檢測快速、對被測樣品無損傷的檢測效果。
【專利說明】—種基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉檢測系統(tǒng)，尤其涉及檢測技術(shù)，并且更具體地涉及一種基于AVR單片機(jī)的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]改革開放以來，我國人民生活水平大幅度提高，對油料的需求也快速增長。市場流通的日益加速，企業(yè)產(chǎn)品推陳出新，要求快速、準(zhǔn)確、高效地提供油料品質(zhì)的信息。
[0003]傳統(tǒng)的檢測油料中含油量的技術(shù)為索式抽提技術(shù)，即采用索氏提取器。一般來講，如果待提純的化合物在溶劑中有有限的溶解度而雜質(zhì)不溶于這種溶劑，就可以使用索式提取器進(jìn)行提取。因?yàn)槿绻峒兊幕衔镌谌軇┲腥芙舛群芨撸瑒t通過過濾就可以與不溶的雜質(zhì)分離。雖然相比于液體-固體萃取技術(shù)來說，索式抽提實(shí)現(xiàn)了溶劑反復(fù)的利用，萃取效率較高，然而索式抽提卻有著幾個重大的缺陷。
[0004]首先，現(xiàn)代檢測技術(shù)對實(shí)時性的要求越來越高，索氏抽提技術(shù)檢測油料的含油量需要使用有機(jī)溶劑和超臨界流體，不僅過程復(fù)雜，而且耗時長，往往需要十幾小時，有時為了達(dá)到更高的檢測精度，甚至需要數(shù)天的時間，嚴(yán)重制約生產(chǎn)效率。
[0005]第二，重復(fù)性差，誤差偏大。用索氏抽提技術(shù)提取油料樣本之后，那些不溶的固體物質(zhì)留在提取器中，一般就廢棄掉了，不能重復(fù)檢測，造成樣品的浪費(fèi)，不滿足節(jié)約型經(jīng)濟(jì)的要求。同時，由于提取時間的長短對檢測結(jié)果有著重要的影響，且由于油劑不可能被100%提取出來，使得索式抽提技術(shù)的誤差比較大，給生產(chǎn)質(zhì)量控制和產(chǎn)品開發(fā)帶來極大的困難。
[0006]第三，索氏抽提技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)無損檢測。隨著檢測技術(shù)的革新，無損傷活體測定技術(shù)逐漸受到專業(yè)人士的重視，這一技術(shù)對農(nóng)作物遺傳育種有著十分深遠(yuǎn)的意義，油料作物就是其中的重要分支。
[0007]鑒于智能檢測技術(shù)高度復(fù)雜性，為了提高油料含油量的檢測效率和精度，采用目前傳統(tǒng)的測量技術(shù)將無法達(dá)到理想的檢測效果。一種有效的基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)，因其準(zhǔn)確度高、操作簡便、測量快速、對被測樣品無損傷而受到廣泛重視。
[0008]核磁共振檢測技術(shù)利用樣品中所含液態(tài)的氫原子的核磁共振現(xiàn)象，即分析氫核共振(1H-NMR)的圖像，對油料的含油量進(jìn)行測定。相比于傳統(tǒng)的索式抽提，該技術(shù)操作簡單、測定迅速(檢測工程只需要幾分鐘)、結(jié)果準(zhǔn)確。它對油料原樣進(jìn)行操作，不用化學(xué)試劑，不污染環(huán)境，不僅不改變樣品的品質(zhì)，還能做到無損測量，因而得到廣泛關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對傳統(tǒng)檢測技術(shù)過程復(fù)雜，耗時長、重復(fù)性差，誤差偏大、不能實(shí)現(xiàn)無損檢測的特點(diǎn)和存在的局限性，采用基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)，從而達(dá)到測量準(zhǔn)確度高、操作簡便、檢測快速、對被測樣品無損傷的檢測效果。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)，核磁共振含油量檢測系統(tǒng)由樣品試管、磁場系統(tǒng)、振蕩電路、信號放大、掃場電路、AVR ATmega單片機(jī)、數(shù)據(jù)存儲器、比較電路、打印機(jī)、鍵盤和IXD顯示器和電源等組成，其特征在于，核磁共振含油量檢測系統(tǒng)是一個智能化檢測系統(tǒng)，AVR ATmega單片機(jī)分別與信號放大、掃場電路、數(shù)據(jù)存儲器、LCD顯示器、打印機(jī)、鍵盤和比較電路等相連接，振蕩電路分別同信號放大和樣品試管相連接，磁場系統(tǒng)分別同掃場電路和比較電路相連接，整個系統(tǒng)用電源模塊進(jìn)行供電；
樣品試管，用于存放系統(tǒng)被測樣品；
磁場系統(tǒng)，用于為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定、均勻的磁場；
比較電路，用于為比較微弱的核磁共振信號系統(tǒng)提供雙電源供電信號；
振蕩電路，用于獲取系統(tǒng)所測量的測量信號；
掃場電路，用于為系統(tǒng)提供所需三角波掃場調(diào)制信號；
信號放大，用于將系統(tǒng)信號進(jìn)行放大處理；
AVR ATmega單片機(jī)，用于統(tǒng)一協(xié)調(diào)處理各器件之間的相互關(guān)系，彼此進(jìn)行信息交換，采 用核磁共振檢測技術(shù)進(jìn)行含油量檢測系統(tǒng)各種信號的處理；
電源模塊，用于把220V的交流電轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需用電；
數(shù)據(jù)存儲器，用于進(jìn)行整個系統(tǒng)的大批量的存儲數(shù)據(jù)的處理；
鍵盤，用于進(jìn)行各種功能鍵和數(shù)字鍵的處理；
顯示器IXD，用于進(jìn)行各種數(shù)字信號的顯示；
打印機(jī)，用于進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的打印工作；
技術(shù)方案是:系統(tǒng)通過振蕩電路獲取被測樣品試管中的油料含油量信號，通過信號放大器將系統(tǒng)所測量的測量信號進(jìn)行放大，利用系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量送到AVR ATmega單片機(jī)，采用核磁共振檢測技術(shù)進(jìn)行信號采樣處理，利用鍵盤進(jìn)行系統(tǒng)檢測過程中各種功能鍵和數(shù)字鍵的處理，通過數(shù)據(jù)存儲器存儲整個系統(tǒng)中大批量的存儲數(shù)據(jù)，將ATmega單片機(jī)處理的數(shù)據(jù)在顯示器IXD上進(jìn)行顯示，打印機(jī)上進(jìn)行打印，整個系統(tǒng)所需的磁場信號由磁場系統(tǒng)提供，供電信號由電源模塊提供。
[0011]基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)工作過程，具體步驟如下:
(O啟動界面；
(2)系統(tǒng)初始化；
(3)判斷復(fù)位方式；
(4)設(shè)置工作方式；
(5)系統(tǒng)狀態(tài)檢查；
(6)判斷狀態(tài)是否正常；
(7)不正常則啟動界面；
(8)正常則進(jìn)行鍵分析；
(9)鍵程序調(diào)用；
(10)采樣檢測；
(11)信號重構(gòu)；
(12)信號送顯;
(13)采樣結(jié)果送顯。
[0012]基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)信號采樣過程，具體步驟如下: (1)系統(tǒng)初始化；
(2)判斷是否有中斷請求；
(3)有中斷請求進(jìn)行信號采樣；
(4)無中斷請求則重新進(jìn)行中斷判斷；
(5)結(jié)束信號米樣；
(6)數(shù)據(jù)處理。
[0013]基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)數(shù)字濾波分析處理過程，具體步驟如下:
(1)信號采樣；
(2)信號抽?。?br> (3)信號插值；
(4)利用完全重構(gòu)濾波組對采集共振信號重構(gòu)；
(5)信號處理和顯示；
(6)結(jié)束。
[0014]AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)數(shù)字濾波分析處理過程，具體來說就是通過系統(tǒng)對信號進(jìn)行采樣后，進(jìn)行信號的抽取、插值處理，利用完全重構(gòu)濾波組對采集共振信號重構(gòu)、將信號重構(gòu)結(jié)果進(jìn)行處理和顯示。
[0015]本核磁共振含油量檢測系統(tǒng)有益效果和優(yōu)點(diǎn):利用核磁共振含油量檢測系統(tǒng)和所提供的智能檢測技術(shù)，本系統(tǒng)與其它檢測技術(shù)相比，具備較高的檢測速度、處理精度和較高的抗干擾能力。
[0016]通過結(jié)合以下附圖，閱讀本發(fā)明實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特征、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將會變得更加清楚。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的一種基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是獲得圖1 一種基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)工作過程流程圖；
圖3是獲得圖1 一種基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)信號采樣過程流程圖；
圖4是獲得圖1 一種基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)數(shù)字濾波分析處理過程流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019]圖1是本發(fā)明的一種基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]包括:核磁共振含油量檢測系統(tǒng)由樣品試管107、磁場系統(tǒng)108、振蕩電路103、信號放大104、掃場電路101、AVR ATmega單片機(jī)105、數(shù)據(jù)存儲器102、比較電路109、打印機(jī)110、鍵盤111和IXD顯示器106和電源112等組成，其特征在于，核磁共振含油量檢測系統(tǒng)是一個智能化檢測系統(tǒng)，AVR ATmega單片機(jī)105分別與信號放大104、掃場電路101、數(shù)據(jù)存儲器102、IXD顯示器106、打印機(jī)110、鍵盤111和比較電路109等相連接，振蕩電路103分別同信號放大104和樣品試管107相連接，磁場系統(tǒng)108分別同掃場電路101和比較電路109相連接，整個系統(tǒng)用電源模塊112進(jìn)行供電； 樣品試管107，用于存放系統(tǒng)被測樣品；
磁場系統(tǒng)108,用于為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定、均勻的磁場；
比較電路109，用于為比較微弱的核磁共振信號系統(tǒng)提供雙電源供電信號；
振蕩電路103，用于獲取系統(tǒng)所測量的測量信號；
掃場電路101，用于為系統(tǒng)提供所需三角波掃場調(diào)制信號；
信號放大104，用于將系統(tǒng)信號進(jìn)行放大處理；
AVR ATmega單片機(jī)105，用于統(tǒng)一協(xié)調(diào)處理各器件之間的相互關(guān)系，彼此進(jìn)行信息交
換，
采用核磁共振檢測技術(shù)進(jìn)行含油量檢測系統(tǒng)各種信號的處理；
電源模塊112，用于把220V的交流電轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需用電；
數(shù)據(jù)存儲器102，用于進(jìn)行整個系統(tǒng)的大批量的存儲數(shù)據(jù)的處理；
鍵盤111，用于進(jìn)行各種功能鍵和數(shù)字鍵的處理；
IXD顯示器106，用于進(jìn)行各種數(shù)字信號的顯示；
打印機(jī)110，用于進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的打印工作。
[0021]系統(tǒng)通過振蕩電路103獲取被測樣品試管107中的油料含油量信號，通過信號放
大器104將系統(tǒng)所測量的測量信號進(jìn)行放大，利用系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量
送到AVR ATmega單片機(jī)105，采用核磁共振檢測技術(shù)進(jìn)行信號采樣處理，利用鍵盤111進(jìn)行
系統(tǒng)檢測過程中各種功能鍵和數(shù)字鍵的處理，通過數(shù)據(jù)存儲器102存儲整個系統(tǒng)中大批量
的存儲數(shù)據(jù)，將ATmega單片機(jī)105處理的數(shù)據(jù)在IXD顯示器106上進(jìn)行顯示，打印機(jī)110上
進(jìn)行打印，整個系統(tǒng)所需的磁場信號由磁場系統(tǒng)108提供，供電信號由電源模塊112提供。
[0022]圖2是獲得圖1 一種基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)工作過程流程圖。
[0023]具體步驟如下:
在步驟201，啟動界面；
在步驟202，系統(tǒng)初始化；
在步驟203，判斷復(fù)位方式；
在步驟204，設(shè)置工作方式；
在步驟205，系統(tǒng)狀態(tài)檢查；
在步驟206，判斷狀態(tài)是否正常；
在步驟207，不正常則啟動界面；
在步驟208，正常則進(jìn)行鍵分析；
在步驟209，鍵程序調(diào)用；
在步驟210，采樣檢測；
在步驟211，信號重構(gòu)；
在步驟212，信號送顯；
在步驟213，采樣結(jié)果送顯。
[0024]圖3是獲得圖1 一種基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)信號采樣過程流程圖。
[0025]具體步驟如下:
在步驟301，系統(tǒng)初始化；
在步驟302，判斷是否有中斷請求；在步驟303，有中斷請求進(jìn)行信號采樣；
在步驟304，無中斷請求則重新進(jìn)行中斷判斷；
在步驟305，結(jié)束信號采樣；
在步驟306，數(shù)據(jù)處理。
[0026]圖4是獲得圖1 一種基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)數(shù)字濾波分析處理過程流程圖。
[0027]具體步驟如下:
在步驟401，信號采樣；
在步驟402，信號抽?。?br> 在步驟403，信號插值；
在步驟404，利用完全重構(gòu)濾波組對采集共振信號重構(gòu)；
在步驟405，信號處理和顯示；
在步驟406，結(jié)束。
[0028]AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)數(shù)字濾波分析處理過程，具體來說就是通過系統(tǒng)對信號進(jìn)行采樣后，進(jìn)行信號的抽取、插值處理，利用完全重構(gòu)濾波組對采集共振信號重構(gòu)、將信號重構(gòu)結(jié)果進(jìn)行處理和顯示。
[0029]在圖1至圖4所示的結(jié)構(gòu)示意圖和流程圖的基礎(chǔ)上，結(jié)合本系統(tǒng)技術(shù)人員無需創(chuàng)造性的工作即可進(jìn)行應(yīng)用軟件的開發(fā)，進(jìn)行基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
[0030]本發(fā)明主要提供了一種基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)。運(yùn)用本系統(tǒng)對主要油料作物大豆、芝麻、油菜籽以及低含油樣品分別進(jìn)行了取樣試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
[0031]試驗(yàn)證明，本系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對大豆、油菜籽、芝麻等含油作物的種子、餅和柏的含油率進(jìn)行快速、準(zhǔn)確、非破壞性的測量。在測試低含油樣品時，系統(tǒng)誤差稍大，這是由于信號特別微弱導(dǎo)致系統(tǒng)分辨率下降造成的，通過適當(dāng)增加采樣疊加的次數(shù)等方法校準(zhǔn)后，測量誤差小于0.1%。
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)，包括:核磁共振含油量檢測系統(tǒng)由樣品試管[107]、磁場系統(tǒng)[108]、振蕩電路[103]、信號放大[104]、掃場電路[101]、AVR ATmega單片機(jī)[105]、數(shù)據(jù)存儲器[102]、比較電路[109]、打印機(jī)[110]、鍵盤[111]和LCD顯示器[106]和電源[112]等組成，其特征在于，核磁共振含油量檢測系統(tǒng)是一個智能化檢測系統(tǒng)，AVR ATmega單片機(jī)[105]分別與信號放大[104]、掃場電路[101]、數(shù)據(jù)存儲器[102]、LCD顯示器[106]、打印機(jī)[110]、鍵盤[111]和比較電路[109]等相連接，振蕩電路[103]分別同信號放大[104]和樣品試管[107]相連接，磁場系統(tǒng)[108]分別同掃場電路[101]和比較電路[109]相連接，整個系統(tǒng)用電源模塊[112]進(jìn)行供電； 樣品試管[107]，用于存放系統(tǒng)被測樣品； 磁場系統(tǒng)[108]，用于為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定、均勻的磁場； 比較電路[109]，用于為比較微弱的核磁共振信號系統(tǒng)提供雙電源供電信號； 振蕩電路[103]，用于獲取系統(tǒng)所測量的測量信號； 掃場電路[101]，用于為系統(tǒng)提供所需三角波掃場調(diào)制信號； 信號放大[104]，用于將系統(tǒng)信號進(jìn)行放大處理； AVR ATmega單片機(jī)[105],用于統(tǒng)一協(xié)調(diào)處理各器件之間的相互關(guān)系,彼此進(jìn)行信息交 換，采用核磁共振檢測技術(shù)進(jìn)行含油量檢測系統(tǒng)各種信號的處理； 電源模塊[112]，用于把220V的交流電轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需用電； 數(shù)據(jù)存儲器[102]，用于進(jìn)行整個系統(tǒng)的大批量的存儲數(shù)據(jù)的處理；· 鍵盤[111]，用于進(jìn)行各種功能鍵和數(shù)字鍵的處理； LCD顯示器[106]，用于進(jìn)行各種數(shù)字信號的顯示； 打印機(jī)[110]，用于進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的打印工作。
2.一種用于如權(quán)利要求1所述的一種基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)數(shù)字濾波分析處理方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)信號米樣； (2)信號抽??； (3)信號插值； (4)利用完全重構(gòu)濾波組對采集共振信號重構(gòu)； (5)信號處理和顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)工作方法，其特征在于，包括以下步驟: (O啟動界面； (2)系統(tǒng)初始化； (3)判斷復(fù)位方式； (4)設(shè)置工作方式； (5)系統(tǒng)狀態(tài)檢查； (6)判斷狀態(tài)是否正常； (7)不正常則啟動界面； (8)正常則進(jìn)行鍵分析； (9)鍵程序調(diào)用；(10)采樣檢測； (11)信號重構(gòu)； (12)信號送顯; (13)采樣結(jié)果送顯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于AVR的核磁共振含油量檢測系統(tǒng)，其特征在于含油量檢測系統(tǒng)的微處理器為AVR單片機(jī) 。
【文檔編號】G01N24/08GK103852482SQ201210519088
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月6日
【發(fā)明者】潘煉, 王競春, 武妍妮, 劉靜, 李珂, 劉仁銀, 孟輝, 楊彪, 李遙, 劉振, 向旭龍, 吳愛龍 申請人:武漢科技大學(xué)