一种食品菌群快速检测装置
技术领域
本申请涉及针通过信号传感对食品微生物的检测与测量的领域，具体涉及一种食品菌群快速检测装置。
背景技术
食品是人类生命活动的能源，食品安全是直接关系到民生健康和社会稳定的重大公共安全问题。我国食品微生物学检验包括菌落总数、大肠菌群、致病菌三个体系，其中大肠菌群是作为食品被粪便污染的指标提出的，主要是以该菌群的检出情况来表示食品中是否存在粪便污染，是贫家食品卫生质量的重要依据之一。有效控制视频中大肠菌群数目，是降低食源性实物中毒风险的重要手段。因此本文依据电阻抗测量法进行改进，将电阻抗测仪与电子计算机联用，可以快速测出被检测液中的菌落，同时利用高精度检测仪，可以提高检测的精度。
如图1所示，为现有技术中的信号提取电路，利用放大器U2A和放大器U2B为核心，实现信号滤波和信号放大两大功能，但电路整体发杂，输入端信号采集不连续，信号提取精度差。
如图2所示，为现有技术的动态比较器电路，在功能上共有动态与放大电路和比较电路两大部分，以场效应晶体管为核心晶体管，同时，大量采取电容滤波，降噪强，功耗低，然而，各个元器件之间信息互通性差，自动化程度低。
发明内容
(一)技术问题
1.现有技术，存在操作复杂、采样间断的缺点。
2.现有技术，自动化程度低。
3.现有技术，灵活性差，可修改度低。
(二)技术方案
针对上述技术问题，本申请提出一种食品菌群快速检测装置，包括信号提取电路、阈值判断电路和级联放大电路，具体通过传感器采集培养液或被测样品液内变化的阻值后，采样信号会首先在信号提取电路，进行信号的初步处理，主要进行滤波和初步放大。利用电容和三极管的特性。之后信号输入到阈值判断电路,滑动变阻器R11和开关S1以及电阻R12，都可以控制阈值判断的精度。信号经过级联三极管Q5和三极管Q3的判断后，进入段最后级联放大电路。此模块中，信号主要通过运算放大器和串联三极管构成的甲类放大器进行放大，最终通过阻容滤波进行输出，即提高了信号的抗干扰能力，同时也保持了信号的稳定。
信号提取电路，主要通过外部传感器检测采集培养液或被测样品液的内阻值范围。信号从INPUT端输入，之后经过阻容滤波电路，输入到三极管Q7中。经过第一级放大后输入到共射级三极管Q4，再共射级进行稳定后，输出到电容C4。
阈值判断电路，正常情况下培养基中的培养液会存在一定的阻抗，由于菌群自身的新陈代谢，培养基内的营养成分转化为细菌代谢终产物，使培养基中电导性增高，而电阻随之降低。因此，阈值判断电路会依据传输的阻值范围，产生不同的判断信号。经过第一级对信号的初步处理，信号通过滑动变阻器将信号连接到阈值判断模块。滑动变阻器R11是电路的检测精度的第一控制点，改变电阻的大小可以改变输入到阈值判断模块信号的大小。信号经过电容C9输入到级联三极管Q5和三极管Q3的开关判断电路，它会根据信号电压的值，进行准确的信号提取和判断同时三极管Q3的集电极连接一个开关。开关断开时，只有一个三极管Q5接入电路，判断精度会相对下降，开关闭合时，会构成级联开关，对输入信号进行判断。信号最后输出到电容C8中，作为模块的输出稳定滤波。
级联放大电路，从前级阈值判断电路产生的信号电压较小，在传输过程中极易收到干扰，因此需要进行放大输出。经过阈值判断电路后，信号进入到输出端的级联放大电路。首先信号会经过滑动变阻器R12之后进入到运算放大器U1的负端。同时通过电阻R5和电阻R13的构成阻值匹配网络。之后信号会输出到串联三极管Q2和三极管Q6上，两者构成甲类放大器，对信号进行功率放大，进一步提升结果信号的抗干扰能力。最后经过阻容滤波电路输出。
(三)有益效果
一种食品菌群快速检测装置，首先，操作简单、快捷、可以连续采样测试；其次，适用于测量培养基中活菌生长状况，自动化程度高；最后，通过修改装置中部分电路可以修改检测精度。
附图说明
图1为现有技术的信号提取电路原理图。
图2为现有技术的动态比较器电路。
图3为本申请的电路原理图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
如图3所示，为本申请提出一种食品菌群快速检测装置，包括信号提取电路、阈值判断电路和级联放大电路，具体通过传感器采集培养液或被测样品液内变化的阻值后，采样信号会首先在信号提取电路，进行信号的初步处理，主要进行滤波和初步放大。利用电容和三极管的特性。之后信号输入到阈值判断电路,滑动变阻器R11和开关S1以及电阻R12，都可以控制阈值判断的精度。信号经过级联三极管Q5和三极管Q3的判断后，进入段最后级联放大电路。此模块中，信号主要通过运算放大器和串联三极管构成的甲类放大器进行放大，最终通过阻容滤波进行输出，即提高了信号的抗干扰能力，同时也保持了信号的稳定。
信号提取电路，主要通过外部传感器检测采集培养液或被测样品液的内阻值范围。信号从INPUT端输入，之后经过阻容滤波电路，输入到三极管Q7中。经过第一级放大后输入到共射级三极管Q4，再共射级进行稳定后，输出到电容C4。
具体而言，所述信号提取电路包括输入端口INPUT，2个三极管Q4、Q7，4个电容分别为C1、C6、C10、C12，5个电阻分别为R1、R2、R9、R15、R16，所述信号提取电路中输入端口INPUT分别与电容C6的一端、电阻R9的一端、电容C10的一端、电阻R16的一端连接，电容C6的另一端与高电平VCC连接，电阻R9的另一端与三极管Q7的集电极连接，电容C10的另一端与三极管Q7的基极连接，电阻R16的另一端接地，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极与三极管Q4的基极连接，电阻R1的一端与高电平VCC连接，电阻R1的另一端与三极管Q4的基极连接，电阻R2的一端与高电平VCC连接，电阻R2的另一端与三极管Q4的集电极连接，电阻R15的一端与三极管Q4的发射极连接，电阻R15的另一端接地，电容C12的一端与三极管Q4的发射极连接，电容C12的另一端接地，电容C1的一端与高电平VCC连接，电容C1的另一端接地。
阈值判断电路，正常情况下培养基中的培养液会存在一定的阻抗，由于菌群自身的新陈代谢，培养基内的营养成分转化为细菌代谢终产物，使培养基中电导性增高，而电阻随之降低。因此，阈值判断电路会依据传输的阻值范围，产生不同的判断信号。经过第一级对信号的初步处理，信号通过滑动变阻器将信号连接到阈值判断模块。滑动变阻器R11是电路的检测精度的第一控制点，改变电阻的大小可以改变输入到阈值判断模块信号的大小。信号经过电容C9输入到级联三极管Q5和三极管Q3的开关判断电路，它会根据信号电压的值，进行准确的信号提取和判断同时三极管Q3的集电极连接一个开关。开关断开时，只有一个三极管Q5接入电路，判断精度会相对下降，开关闭合时，会构成级联开关，对输入信号进行判断。信号最后输出到电容C8中，作为模块的输出稳定滤波。
具体而言，所述阈值判断电路包括开关S1，双向钳位二极管D2，滑动变阻器R11，2个电阻R4、R7，2个三极管Q3、Q5，4个电容分别为C2、C4、C5、C9，所述阈值判断电路中开关S1的一端与高电平VCC连接，开关S1的另一端与三极管Q3的集电极连接，电阻R4的一端与高电平VCC连接，电阻R4的另一端与三极管Q3的基极连接三极管Q3的发射极接地，三极管Q5的集电极与三极管Q3的基极连接，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极分别与电阻R7的一端、电容C9的一端、双向钳位二极管D2的一端、电容C5的一端连接，电阻R7的另一端与三极管Q3的基极连接，电容C5的另一端与高电平VCC连接，双向钳位二极管D2的另一端接地，电容C9的另一端与滑动变阻器R11的滑片端连接，滑动变阻器电阻的一端接地，滑动变阻器电阻的另一端与电容C4的一端连接，电容C4的另一端与三极管Q4的集电极连接，电容C2的一端与高电平VCC连接，电容C2的另一端接地。
级联放大电路，从前级阈值判断电路产生的信号电压较小，在传输过程中极易收到干扰，因此需要进行放大输出。经过阈值判断电路后，信号进入到输出端的级联放大电路。首先信号会经过滑动变阻器R12之后进入到运算放大器U1的负端。同时通过电阻R5和电阻R13的构成阻值匹配网络。之后信号会输出到串联三极管Q2和三极管Q6上，两者构成甲类放大器，对信号进行功率放大，进一步提升结果信号的抗干扰能力。最后经过阻容滤波电路输出。
具体而言，所述级联放大电路包括放大器U1，可变电阻R10，滑动变阻器R12，8个电容分别为C3、C7、C8、C11、C13、C14、C15、C16，7个电阻分别为R3、R5、R6、R8、R13、R14、R17，5个三极管分别为Q1、Q2、Q3、Q6、Q8，所述级联放大电路电阻R5的一端与放大器U1的2号接口连接，电阻R5的另一端与高电平VCC连接，放大器U1的3号接口与高电平VCC连接，电阻R13的一端与放大器U1的1号接口连接，电阻R13的另一端与电容C14的一端连接，电容C14的另一端接地，电容C15的一端与放大器U1的5接口连接，电容C15的另一端接地，放大器U1的2号接口与滑动变阻器R12的滑片端连接，滑动变阻器R12电阻的一端接地，滑动变阻器R12电阻的另一端与电容C8的一端连接，电容C8的另一端与三极管Q3的发射极连接，放大器U1的4号接口分别与二极管D1的负极、可变电阻R10的一端连接，可变电阻R10的另一端与三极管Q6的基极连接，电阻R3的一端与高电平VCC连接，电阻R3的另一端与三极管Q2的基极连接，二极管D1的正极与三极管Q2的基极连接，电容C7的一端与三极管Q2的基极连接，电容C7的另一端与三极管Q6的基极连接，三极管Q2的集电极与三极管Q1的基极连接，三极管Q2的发射极与三极管Q6的发射极连接，三极管Q6的集电极与三极管Q8的基极连接，三极管Q8的发射极与放大器U1的5号接口连接，三极管Q8的集电极与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的发射极与高电平VCC连接，三极管Q1的集电极与三极管Q2的发射极连接，电容C13的一端与放大器U1的1号接口连接，电容C13的另一端与三极管Q1的集电极连接，电阻R17的一端与放大器U1的1号接口连接，电阻R17的另一端与电容C16的一端连接，电容C16的另一端与三极管Q1的集电极连接，电阻R6的一端与三极管Q1的集电极连接，电阻R6另一端与输出端口OUTPUT连接，电阻R8的一端与三极管Q1的集电极连接，电阻R8另一端与电容C11的一端连接，电容C11的另一端与三极管Q1的集电极连接，电容C3的一端与高电平VCC连接，电容C3的另一端接地。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
