摘 要
随着我国改革开发以来，由于我国经济的不断发展以及人们物质精神生活水平的不断提高，健康合格的食品安全问题成为人们饭桌上常常谈论的一个话题，同时也是食品监督部门的一个硬性标准。在人们的平常生活中，食品的质量安全问题已然成为一个不能忽视的热点话题，能够直接影响我们国家人民生活的水平质量，同时也会对国家的经济及发展也产生及其重大影响。所以，食品质量安全问题是一个重要的国家重大公共卫生和经济和政治问题，其中涉及到的身心健康，影响社会稳定的周期。
食用油在食品中占有一定的比例，是人们一天三餐中的必备品，食用油质量的好与坏和人们的健康息息相关，对食品行业的的发展也有着极为重要的影响。因此，为了保证食用油的质量安全问题得到有效解决，一套有效适用于食用油质量简单快速检测技术需要尽快建立并逐步完善，食用油质量快速检测技术的研制极为迫切。
本篇论文基于食品安全问题日益严峻，食用油的安全问题被人们逐步重视，设计了一款传感器系统，通过设计一款平行板电容传感器，基本原理是不同食用油的介电常数的是不同的，这样会导致平行板电容器的电容值发生变化。具体实现方法是以每种物体的介电常数值不同作为研究点，利用可编程电容－数字转换器 AD7746和嵌入式微控制器STM32作为核心控制模块组成的检测系统完成对油样品对应产生电容值的检测，结果由液晶显示。之后利用这套传感器系统，用制作好传感器对自制油，煎炸老油，符合国家标准的食用油在不同条件下进行多次电容值测量，之后用公式计算出各种对应的介电常数；最后比较自制油，煎炸老油，符合国家标准的食用油的介电常数的差异，找出一个区分煎炸老油和符合国家标准的食用油的介电常数大致分布区间。 关键词：stm32；ad7746；油质检测；介电常数；平行板电容传感器
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Abstract
Since China's reform and development, due to the continuous development of China's economy and the continuous improvement of people's material and spiritual life, qualified health food safety issues become a table of people often talk about the topic, also is food and supervision departments of a rigid standards. In people's daily life, the issue of food quality and safety has already become a can not ignore the hot topic, can directly affects the quality of life of people of our country level, but also on the country's economic development and also produced and the major impact. Therefore, food quality and safety issues are an important national major public health and economic and political issues, which relate to the physical and mental health, the impact of social stability cycle.
Edible oil in food occupies certain proportion is necessary people three meals a day, edible oil quality good and bad and people's health is closely related to the development of food industry also has a very important influence. Therefore, in order to ensure food quality and safety problems of the oil has been effectively resolved, a set of effective application in edible oil quality rapid and simple detection technology need as soon as possible to establish and gradually improve, edible oil quality fast detection technology development is extremely urgent.
This paper based on the food safety problem is becoming more and more serious, edible oil security issues by people gradually pay more attention to design a sensor system, through the design of a parallel plate capacitance sensor, the basic principle is the dielectric constant of different edible oil is different, this will lead to parallel plate capacitor capacitance change. Specific method is to each object of the dielectric constant values different as the research point, the use of programming capacitance to digital converter ad7746 and embedded microcontroller STM32 as the core control module consisting of a detection system of oil samples corresponding to produce capacitance detection. The results by the liquid crystal display. After using this sensor system, sensor of self-made oil, frying oil, in line with national standards for edible oil under different conditions were repeatedly capacitance value measuring, after using the formula calculated the dielectric constant of the corresponding; the self-made oil, frying oil, in line with the difference of the dielectric constant of the national standard of edible oil, find a distinguished old frying oil and broadly distributed interval accords with the dielectric constant of the national standard of edible oil.
Key words:stm32; ad7746; Oil testing; Dielectric constant; Parallel plate capacitance sensor
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目 录
引言 ........................................................... 1 1 绪论........................................................ 1
1.1 研究背景与研究意义 ................................................ 1
1.2 食用油检测技术研究进展 ............................................ 2 1.3 主要内容 .......................................................... 3
2 食用油检测原理 .............................................. 5
2.1 介电常数 .......................................................... 5 2.2 食用油传感器组成 .................................................. 6 2.3 检测目标及主要参数 ................................................ 7 2.4 传感器设计方案 .................................................... 7
3 硬件设计与实现 .............................................. 9
3.1 电容检测电路 ...................................................... 9 3.2 基于AD7746的电容检测方案设计 .................................... 11 3.3 基于STM32的信息处理模块设计 ..................................... 15 3.4 数据显示模块 ..................................................... 15 3.5 抗干扰措施 ....................................................... 16
4 软件程序设计方案 ........................................... 17
4.1 总体设计思路以及采用开发环境 ..................................... 17 4.2 AD7746电容数据采集以及处理程序 ................................... 18 4.3 LCD1602显示程序设计 .............................................. 21
5 食用油检测实验以及数据分析 ................................. 22
5.1 食用油检测实验 ................................................... 22 5.2 检测数据分析 ..................................................... 22
6 总结 ....................................................... 23
6.1 存在问题 ......................................................... 23 6.2 改进方法 ......................................................... 23
谢辞 .......................................................... 24 参考文献 ...................................................... 25 附录 .......................................................... 26
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引言
作为信息技术的三大基础之一的传感器技术，是现在各大发达国家竞相发展的高新技学技术，是进入21世纪以来优先发展的十大尖端技术之一。传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出了越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力，而现代科学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。传感器是信息系统的源头，在某种程度上是决定系统特性和性能指标的关键部件。而当前地沟油的现象越来越严重，给消费者的身体健康带来了严重的伤害，给有关执法部门制造了难题。主要是因为没有一种高效可靠的地沟油检测传感仪器，无法为执法部门提供强有力的测量依据，从而造成不法商人可以肆意妄为的局面。
1 绪论
1.1 研究的背景以及意义
随着我国改革开发以来，由于我国经济的不断发展以及人们物质精神生活水平的不断提高，健康合格的食品安全问题成为人们饭桌上常常谈论的一个话题，同时也是食品监督部门的一个硬性标准。在人们的平常生活中，食品的质量安全问题已然成为一个不能忽视的热点话题，能够直接影响我们国家人民生活的水平质量，同时也会对国家的经济及发展也产生及其重大影响。所以，食品质量安全问题是一个重要的国家重大公共卫生和经济和政治问题，其中涉及到的身心健康，影响社会稳定的周期。
健康卫生的食用油不仅使食物美味可口、增进食欲，还是人体生活健康所必不可少的营养物质，同时还可以作为原料加工各种食品。然而近些年来，地沟油事件不断被曝光，使人们对食用油安全卫生产生了极大的恐惧。地沟油是人们对废弃各类劣质油脂的统称，主要可分为三类:一是从餐饮业油水分离系统或下水道中捞取的油腻漂浮物，经过加热等多道工序加工而成的地沟油;二是劣质家禽肉(包括猪、鸡、鸭)及其内脏经过加热后产出的油;三是反复利用煎炸食品的煎炸老油。地沟油绝大部分指标都严重不符合国家规定的食用油卫生标准，其危害极大，一旦直接被人们食用后，则可能会引起食物中毒。更为严重的是地沟油中含有酸败的指标含量远远超出国家规定的标准，如果长期摄入，将会影响人们的体重和发育，易患腹泻和肠炎，并有肝、心和肾肿大以及脂肪肝等一系列疾病。此外，地沟油中的黄曲霉毒性不仅易使人发生肝癌，在其他部位也可以发生肿瘤，如胃腺癌、肾癌、直肠癌及乳癌、卵巢、小肠等部位癌变。这些危害极大地威胁了人们的身体健康，可见地沟油就像是一个无形的杀手。
当前地沟油回流到饮食行业的现象十分严重，为了防止地沟油回流入饮食行业，保护人民群众的身体健康和生命安全，必须规范管理、严格管理、加大执法力度，查处非法经营者，让造假者血本无归，遏制住地沟油市场。与此同时，地沟油快速检测设备也
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应该应运而生，让不法分子无机可乘，执法部门有据可依。然而，目前对地沟油的检测主要依赖于实验室的分析设备，这些设备检测过程复杂且价格昂贵，难以满足广泛应用的需求。因此，探讨研究出一种低成本、快速有效、结构简易的地沟油检测传感器设备，将会给地沟油检测带来极大的便利，就能为执法部门提强有力的执法依据，从严从重处理违规餐饮店、打击地沟油生产小作坊，杜绝地沟油对粮油市场及饮食行业的侵蚀。因此本文提出了基于嵌入式系统的液体电介质检测系统，用于地沟油检测，与传统的测量方法相比，此检测系统具有直接对地沟油进行判断、制作简单、便于携带和成本低等优点。
1.2 现有食用油检测技术的优缺点
油脂在熔点、相对密度、茹度、表面张力、溶解性、热性质折射率、介电常数等物理性质方面的差异，使得食用油品质检测上的检测手段各有不同。现今国内外相关研究部门在食用油品质检测方面，均未形成统一的检测方法以及规定一整套配套完善的检查仪器，对于食用油的掺伪鉴别方面的研究也不系统全面。
现今食用油质量检测方法主要包含:气相色谱法、高效液相色谱法、电导率测定法、GC-MS脂肪酸组成测定法、外源性污染物残留测定法等。此外，基于核磁技术的指纹图谱结合多变量分析检测方法也运用到了食用油检测，该法具有这样的特点破坏性小、灵敏度好、图谱信息丰富。与此同时，传统仪器分析方法样品前处理复杂，无法满足现场快速检测的需要，高精度仪器设备购置价格较高，难于满足日常检测的需求。
近年来，各种检测技术逐渐开始研究和食用油行业，应用更高效，方便，准确，完整，逐步取代传统的检测方法，
有以下特点:1)操作简单易行先进的检测方法。诸如此类比较先进的检测方法一般具备能够在短时间完成在线检测;2)结果重复性好，精度高;3)减少有机试剂用量，降低对人体及环境的危害等。多种传统方法可以用于出食用油质量安全的检测。见图1.1
图1.1 常用食用油检测方法优缺点
相比之下，传统的检测方法费时费力，存在很多不方便之处，需要进行更新及改进。目前，在众多快速检测方法当中比较常用的是测量油脂煎炸或者掺假当中样品介电性质