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原文传递一种低场核磁智能检测微波真空干燥果蔬介电特性的装置及方法

专利名称：	一种低场核磁智能检测微波真空干燥果蔬介电特性的装置及方法
摘要：	本发明提供一种低场核磁智能检测微波真空干燥果蔬介电特性的装置及方法，属于果蔬干燥品质智能化识别技术领域。本发明采用微波真空干燥技术进行果蔬干燥，干燥过程中阶段性取样，对样品进行低场核磁共振分析，同样的样品采用矢量网络分析仪测定介电特性。对得到的样品介电特性数据和核磁结果参数进行分析，采用偏最小二乘回归法建立表达两者关系的回归模型，依据此模型进行未知样品的介电特性预测。本发明利用低场核磁共振技术，解决原有果蔬介电特性检测中对物料形状和厚度的特殊要求，实现果蔬干燥过程中介电特性变化的无损、便捷、智能检测，为智能干燥中微波功率的调控提供有力依据。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江南大学
发明人：	张慜;李琳琳;王玉川;范东翠;杨培强
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-24T00:00:00+0800
申请号：	CN201910156449.X
公开号：	CN109799255A
代理机构：	大连理工大学专利中心
代理人：	梅洪玉
分类号：	G01N24/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N24
申请人地址：	214122 江苏省无锡市蠡湖大道1800号
主权项：	1.一种低场核磁智能检测微波真空干燥果蔬介电特性的装置，其特征在于，该装置包括微波真空干燥箱(1)、样品颗粒(2)、吸料口(3)、微波源(4)、取料阀(5)、分离器(6)、放气阀(7)、油封真空泵(8)、水环真空泵(9)、进样电磁阀(10)、矢量网络分析仪(11)、工控机(12)和低场核磁共振仪(13)；所述的微波真空干燥箱(1)中设置多层载物盘，载物盘上铺放样品颗粒(2)，样品颗粒(2)的上方设置吸料口(3)，吸料口(3)通过管道与微波真空干燥箱(1)外部的分离器(6)相连，吸料口(3)与分离器(6)之间的管道上设置取料阀(5)，用于控制进入分离器(6)的样品颗粒(2)的量；分离器(6)的下端连接低场核磁共振仪(13)，二者之间设置进样电磁阀(10)，用于控制进入低场核磁共振仪(13)的样品颗粒(2)的量；低场核磁共振仪(13)依次与工控机(12)、矢量网络分析仪(11)相连；分离器(6)的侧端连接油封真空泵(8)，二者之间设置放气阀(7)；微波真空干燥箱(1)的底部通过管道与水环真空泵(9)相连，微波真空干燥箱(1)顶部设置微波源(4)，用于为微波真空干燥箱(1)提供微波能量。 2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的微波真空干燥箱(1)的装机功率为5kW，真空度调节范围为15-101kPa。 3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的矢量网络分析仪(11)包括E5062A型矢量网络分析仪及配套测定探头。 4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的低场核磁共振仪(13)为PQ001型低场核磁共振分析仪。 5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的低场核磁共振仪(13)为PQ001型低场核磁共振分析仪。 6.采用权利要求1-5任一所述的装置的一种低场核磁智能检测微波真空干燥果蔬介电特性的方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)微波真空干燥：将切割处理后的果蔬样品置于载物盘中，设置微波加载功率，在绝对真空度15kPa下进行微波真空干燥，在整个微波真空干燥过程中进行阶段性取样； (2)介电特性的测定：采用矢量网络分析仪(11)对采集的样品颗粒(2)进行介电特性的测定；采用频率扫描的方法获得100-3000MHz范围的介电图谱，选取915和2450MHz两点的介电常数和损耗因子值作为样品介电特性的结果； (3)低场核磁共振分析：对采集的样品颗粒(2)进行低场核磁共振分析，得到样品颗粒(2)的弛豫时间T2曲线和各项响应信号参数；所述的各项响应信号参数包括横向弛豫时间和峰面积，所述横向弛豫时间包括结合水弛豫时间T21、不易流动水弛豫时间T22、自由水弛豫时间T23共3种；所述峰面积包括结合水峰面积A21、不易流动水峰面积A22、自由水峰面积A23和全部水的峰面积A共4种； (4)基于低场核磁的微波真空干燥果蔬介电特性预测模型的建立与评价：通过单次干燥实验阶段性取样及重复干燥实验得到大量样品介电特性与其对应的核磁响应信号参数数据库，采用偏最小二乘法建立回归模型，并依据回归模型预测值与实际测定值的相关系数R2和均方根误差RMSE进行评价； (5)果蔬介电特性的智能检测：对未知的样品进行低场核磁共振分析，调用步骤(4)中得到回归模型预测当前样品的介电特性。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)低场核磁共振分析采用Carr-Purcell-Meiboom-Gill脉冲序列采集质子衰变信号，获得CPMG衰减曲线，具体采集参数为：等待时间TW设置范围为1000-10000ms，回波时间TE＝0-1ms，回波数NECH＝1000-10000，扫描次数NS＝4、8、16、32，将CPMG衰减曲线使用SRIT算法进行多指数拟合，获得样品的横向弛豫时间T2曲线及对应的核磁响应信号参数。 8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中所述样品介电特性与其对应的核磁响应信号参数建立关系方程时，需要对峰面积作质量归一化处理。 9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中所述样品介电特性与其对应的核磁响应信号参数建立关系方程时，需要对峰面积作质量归一化处理。 10.根据权利要求7、8或9所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中所述样品核磁响应信号参数中不同组分水的驰豫时间及峰面积与介电特性建立回归模型时，需要保证待测试样的一致性。
所属类别：	发明专利