专利名称：瘦肉率估测系统及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种肉食品的测量系统和装置，特别是一种猪肉的瘦肉率估测系统及装置。
背景技术：
目前常用的猪肉瘦肉率的检测有两种方法，一种方法是直接屠宰测定，即将胴体进行瘦肉、脂肪、皮和骨四部分组织进行剥离和称重，计算瘦肉重量占瘦肉、脂肪、皮和骨的总重量之比即得到瘦肉率，直接屠宰测定方法耗时耗力，无法进行大批量测量，同时也会造成屠宰损失。另外一种是间接估测方法，即利用与瘦肉率相关的一些活体性状，建立间接估测瘦肉率的回归方程，通过测量猪身体性状间接估测出瘦肉率。目前采用较多的是通过超声波测定猪身体的背膘厚、眼肌面积，进行瘦肉率的估测，超声波间接估测方法受到猪品种和估测模型的影响，瘦肉率估测的准确度较差。发明内容
本发明的目的是提供一种瘦肉率估测装置系统及装置，要解决的技术问题是提高估测的准确度。
本发明采用以下技术方案一种瘦肉率估测系统，所述该系统由模数采样单元、阻抗计算单元、参数输入单元、瘦肉率计算单元和结果输出单元组成，
所述模数采样单元以猪肉为负载进行电阻模拟信号采样，将电阻模拟信号进行模数转换后发送到阻抗计算单元；
所述阻抗计算单元用于计算猪肉的生物阻抗值，将生物阻抗值发送到瘦肉率计算单元；
所述参数输入单元，负责接收输入设备输入的猪肉的基本信息，并将该基本信息发送到瘦肉率计算单元；
所述瘦肉率计算单元，根据阻抗计算单元发送来的生物阻抗值和参数输入单元输入的猪肉的基本信息，计算出瘦肉率，将计算结果通过结果输出单元输出。
本发明所述的猪肉的基本信息是生猪体长、体重、年龄。
一种瘦肉率估测装置，所述瘦肉率估测装置设有处理器，处理器连接数据采集设备、输出设备和输入设备；
所述输入设备用于用户输入猪肉的基本信息；
所述数据采集设备将采集的猪肉的电压模拟信号发送到处理器；
所述处理器接收输入设备输入的基本信息和阻抗测量电路获得的猪肉的电阻模拟信号，将电阻模拟信号进行模数转换，计算出猪肉的生物阻抗值，再根据生物阻抗值和猪肉的基本信息，计算出瘦肉率，并将计算出的瘦肉率结果输出到输出设备；
所述输出设备用于将计算出的瘦肉率显示或打印出。
本发明所述的数据采集设备由电极板和阻抗测量电路连接组成。
本发明所述的电极板设有两块，为第一电极板和第二电极板。
本发明所述的阻抗测量电路为与第一电极板和交流信号输入端相连的第一阻抗变换及整流电路，交流回路中的取样电阻和第二电极板的连结点与第二阻抗变换及整流电路的输入端相连。
本发明所述的第一和第二阻抗变换及整流电路的第一电容接三极管的基极，三极管的基极经第一电阻接电源电压，所述三极管的发射极经第二电容、整流二极管输出脉冲电压，三极管的发射极经第二电阻接地，集电极接电源电压。
本发明所述的输入设备为键盘或光笔。
本发明所述的输出设备为显示器或打印机。
本发明所述的输入设备采用A031型20键薄膜键盘，输出设备采用240X 160直接集成连接显示屏，处理器采用S3C2410ARM9，三极管采用9013，整流二极采用管1N4148。
本发明与现有技术相比，采用生物阻抗值测量估测瘦肉率，具有成本低廉、无创无害、简单方便等特点，更适用于生猪养殖行业进行猪肉分级检测，进行育种、优选品种和产品定价。
图1是本发明瘦肉率估测系统的结构框图。
图2是本发明瘦肉率估测装置的结构图。
图3是本发明数据采集设备的电路原理图。
图4是本发明阻抗变换及整理电路的原理图。
图5是本发明的信号处理示意图。
图6是本发明的瘦肉率估测流程图。
图7是本发明的测量方式示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明的瘦肉率估测系统由以下部件组成
模数AD采样单元，以猪肉(生猪)为负载进行电压模拟信号采样，将电压模拟信号进行模数转换后得到电压脉冲信号，发送到阻抗计算单元进行阻抗计算；
阻抗计算单元，接收AD采样单元发送来的电压脉冲信号，计算出猪肉的生物阻抗值，将生物阻抗值发送到瘦肉率计算单元；生物阻抗值Rm = [(Vl-V2)/V2] XR ；
参数输入单元，负责接收输入设备输入的生猪的基本信息，并将该基本信息发送到瘦肉率计算单元；猪肉的基本信息为生猪的体长、体重、年龄；
瘦肉率计算单元，根据阻抗计算单元发送来的生物阻抗值和参数输入单元输入的生猪的基本信息，计算出瘦肉率，瘦肉率=巧_(%) = ^f，并将计算结果通过结果输出单元输出；
结果输出单元，将瘦肉率计算单元计算得到的瘦肉率发送到显示单元。
如图2所示，本发明的瘦肉率估测装置设有处理器，处理器连接数据采集设备、输出设备和输入设备。数据采集设备设有阻抗测量电路，阻抗测试电路连接有电极板，阻抗测试电路接处理器。所述输入设备，用于用户输入猪肉的基本信息，基本信息经输入设备存储在处理器的存储器中，采用键盘或光笔；所述数据采集设备的阻抗测量电路将电极板采集的猪肉的电压模拟信号，进行模数转换后得到电压脉冲信号，发送到处理器；所述处理器接收输入设备输入的基本信息和阻抗测量电路获得的猪肉的电阻脉冲信号，经阻抗计算单元计算出猪肉的生物阻抗值，然后由瘦肉率计算单元根据生物阻抗值和猪肉的基本信息，计算出瘦肉率，并将计算出的瘦肉率结果输出到输出设备；输出设备用于将计算出的瘦肉率显示或打印出，采用显示器或打印机。如图3所示，所述数据采集设备由电极板和阻抗测量电路连接组成。所述电极板设有两块，为第一电极板1和第二电极板2，用于与猪肉负载Rm保持良好接触，获得用于计算生物阻抗值的电压模拟信号。所述阻抗测量电路为与第一电极板1和交流信号Vin输入端相连的第一阻抗变换及整流电路10，其由射极跟随器与整流二极管连接组成，用于将从第一电极板1获得的交流电压信号转换为脉冲电压信号Vl ；串联在交流回路中的取样电阻R和第二电极板2的连结点与第二阻抗变换及整流电路11的输入端相连，由第二阻抗变换及整流电路11输出反映取样电阻R电压降信号的脉冲电压信号V2。如图4所示，所述第一和第二阻抗变换及整流电路的第一电容Cl接三极管9013 的基极，三极管9013的基极经第一电阻Rl接电源电压Vcc，提供三极管的工作电压，所述三极管9013的发射极经第二电容C2、整流二极管1N4148输出脉冲电压Vout，三极管的发射极经第二电阻R2接地，集电极接电源电压Vcc。所述第一阻抗变换及整流电路的第一电容 Cl的输入端接输入的交流信号Vin，所述第二阻抗变换及整流电路的第一电容Cl的输入端接第二电极板2和取样电阻R连结点。第一电极板1和第二电极板2获得的交流电压信号，经由三极管构成的射极跟随电路与整流二极管后，转换为脉冲电压信号，输出脉冲电压Vout。如图5所示，所述脉冲电压信号VI、V2被送入至处理器，处理器计算生猪阻抗值 Rm= [(V1-V2)/V2]XR。操作者通过键盘输入基本信息，处理器根据生猪阻抗值和猪肉的
基本信息，计算瘦肉率=巧_(%)=^pl，将计算出的瘦肉率结果，通过显示器显示。如图6所示，本发明的瘦肉率估测装置，采用以下步骤实现估测，一、用户通过输入设备输入生猪的基本信息，包括活猪体重、体长和年龄信息，输入单元接收输入设备的输入信息，并存储在处理器的存储器中；二、针对生猪的某一部位，如猪的肩部、腰部、腹部和臀部两侧放置电极，保持电极与生猪测量部位良好接触，通过阻抗测量电路，获得生猪的电压模拟信号，进行模数转换后得到生物阻抗脉冲电压信号，该生物阻抗脉冲电压信号被发送到处理器，阻抗计算单元接收计算出生猪的生物阻抗值，发送到瘦肉率计算单元；三、瘦肉率计算单元接收到生物阻抗脉冲电压信号，根据基本信息计算生猪瘦肉率；四、将生猪的瘦肉率计算结果发送到结果输出单元，结果输出单元驱动输出设备显示。所述猪肉(生猪)的瘦肉值估测表达式为-.Fkari，+^+=:4…。，
所述猪肉(生猪)的瘦肉率估测表达式为巧■(%) = |，其中，Flean为猪肉的瘦肉值kg，Flean(% )为瘦肉率，W为整猪重量kg，H为猪体长 cm, Rm为猪肉的阻抗值，Y为被测猪的年龄，e为一数学常数，e约等于2. 718281828，a0, 、 a2 %、 4Λ、Ιν(3均为系数，通过实际测量计算得出，其选取范围均为-IO6 106。。在数学模型中，Rm为测得参数，H、W、Y、a。、B1^a2, a3> a4、b” b2、c为经键盘输入参数。如图7所示，本发明的测量方式之一是将两个电极放置在生猪体的大腿跟部位置通过导线连接至瘦肉率估测装置。实施例输入设备采用深圳市海文薄膜开关有限公司生产的A031型的20键薄膜键盘，输出设备采用240X 160的直接集成连接COG显示屏，处理器采用三星公司的 S3C2410ARM9处理器，电源电压Vcc为5V，交流信号Vin为频率为40KHz，电压为5V的正弦波。。瘦肉率估测系统采用ANSI C语言(IS09899 :1999)程序语言实现。处理器进行采样处理的命令
double VI,V2,Rm; //定义电压、阻抗全局变量； double W,H,Y； //定义体重、长度、年龄变量；
ADC(); //调用AD转换器，对VI、V2进行釆样；
Rm = CalculateRm(Vl,V2); //计算获得生猪阻抗值当处理器接收到的生物阻抗值后，对生物阻抗值结合基本信息进行数据处理的命令
CalculateLeanRate(Rm,Wt,L,Age);
void CalculateLeanRate() {
double temp = c*exp(-(/>i/f+32 W))* W;
LeanRate = {αχΗ+α2 W+a3Rm+a4Y+ao)/tQmp; }
本发明的系统和装置利用生物阻抗，借助于向生猪体表的电极板向检测对象送入一个交流测量电流，检测测量电极之间相应的电阻抗及其变化情况。还可根据不同的应用目的，获取被测量对象的生物阻抗后，进行细胞测量、体积测量、组织结构分析、成分分析等。这类装置具有无创、廉价、安全、无毒无害、操作简单和信息丰富等特点，具有广泛的应用前景。
权利要求
1.一种瘦肉率估测系统，其特征在于所述该系统由模数采样单元、阻抗计算单元、参数输入单元、瘦肉率计算单元和结果输出单元组成，所述模数采样单元以猪肉为负载进行电阻模拟信号采样，将电阻模拟信号进行模数转换后发送到阻抗计算单元；所述阻抗计算单元用于计算猪肉的生物阻抗值，将生物阻抗值发送到瘦肉率计算单元；所述参数输入单元，负责接收输入设备输入的猪肉的基本信息，并将该基本信息发送到瘦肉率计算单元；所述瘦肉率计算单元，根据阻抗计算单元发送来的生物阻抗值和参数输入单元输入的猪肉的基本信息，计算出瘦肉率，将计算结果通过结果输出单元输出。
2.根据权利要求1所述的瘦肉率估测系统，其特征在于所述猪肉的基本信息是生猪体长、体重、年龄。
3.一种瘦肉率估测装置，其特征在于所述瘦肉率估测装置设有处理器，处理器连接数据采集设备、输出设备和输入设备；所述输入设备用于用户输入猪肉的基本信息；所述数据采集设备将采集的猪肉的电压模拟信号发送到处理器；所述处理器接收输入设备输入的基本信息和阻抗测量电路获得的猪肉的电阻模拟信号，将电阻模拟信号进行模数转换，计算出猪肉的生物阻抗值，再根据生物阻抗值和猪肉的基本信息，计算出瘦肉率，并将计算出的瘦肉率结果输出到输出设备；所述输出设备用于将计算出的瘦肉率显示或打印出。
4.根据权利要求3所述的瘦肉率估测装置，其特征在于所述数据采集设备由电极板和阻抗测量电路连接组成。
5.根据权利要求4所述的瘦肉率估测装置，其特征在于所述电极板设有两块，为第一电极板(1)和第二电极板O)。
6.根据权利要求4所述的瘦肉率估测装置，其特征在于所述阻抗测量电路为与第一电极板(1)和交流信号(Vin)输入端相连的第一阻抗变换及整流电路(10)，交流回路中的取样电阻(R)和第二电极板O)的连结点与第二阻抗变换及整流电路(11)的输入端相连。
7.根据权利要求6所述的瘦肉率估测装置，其特征在于所述第一和第二阻抗变换及整流电路的第一电容(Cl)接三极管的基极，三极管的基极经第一电阻(Rl)接电源电压 (Vcc)，所述三极管的发射极经第二电容(C2)、整流二极管输出脉冲电压(Vout)，三极管的发射极经第二电阻(似)接地，集电极接电源电压(Vcc)。
8.根据权利要求7所述的瘦肉率估测装置，其特征在于所述输入设备为键盘或光笔。
9.根据权利要求8所述的瘦肉率估测装置，其特征在于所述输出设备为显示器或打印机。
10.根据权利要求9所述的瘦肉率估测装置，其特征在于所述输入设备采用A031型 20键薄膜键盘，输出设备采用240 X 160直接集成连接显示屏，处理器采用S3C2410ARM9，三极管采用9013，整流二极采用管1N4148。
全文摘要
本发明公开了一种瘦肉率估测装置系统及装置，要解决的技术问题是提高估测的准确度。本发明采用以下技术方案一种瘦肉率估测系统，所述该系统由模数采样单元、阻抗计算单元、参数输入单元、瘦肉率计算单元和结果输出单元组成。本发明的一种瘦肉率估测装置，所述瘦肉率估测装置设有处理器，处理器连接数据采集设备、输出设备和输入设备。与现有技术相比，采用生物阻抗值测量估测瘦肉率，具有成本低廉、无创无害、简单方便等特点，更适用于生猪养殖行业进行猪肉分级检测，进行育种、优选品种和产品定价。
文档编号G01N27/04GK102495105SQ20111039492
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者张志甜, 张超, 李尤祥 申请人:云浮市物联网研究院有限公司, 深圳力合数字电视信息技术有限公司, 深圳清华大学研究院