ПОРТАТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ АЛКОГОЛЬНОГО НАПИТКА ЧЕРЕЗ КОНТЕЙНЕР, СИСТЕМА И СВЯЗАННЫЙ С НИМИ СПОСОБ
PORTABLE DEVICE FOR CHECKING AN ALCOHOLIC BEVERAGE THROUGH A CONTAINER, A SYSTEM AND A METHOD ASSOCIATED THEREWITH

Предлагаемое изобретение относится к области аутентификации содержимого, такого как напитка, в частности, алкогольного напитка. Более конкретно, изобретение относится к устройству и способу, позволяющему аутентифицировать напиток через стенки контейнера, более конкретно, когда таким контейнером является бутылка.
Затраты на производство и сбыт премиальных алкогольных напитков, таких как винтажные вина и спирты, приводят к высоким ценам продажи. В свою очередь, эти высокие цены порождают, как часто бывает для изделий роскоши, фальсификацию и изготовление контрафактной продукции. Таким образом, на рынке можно регулярно наблюдать появление контрафактных бутылок, то есть, имеющих внешний вид подлинной бутылки, но заполненных напитком гораздо более низкого качества, чем качество оригинального продукта. Данное явление контрафакции имеет особенную значимость для премиальных вин и спиртов, например, коньяка.
По экономическим причинам, причинам безопасности и репутации торговой марки заинтересованные производители энергично борются с этими действиями по фальсификации и контрафакции. Эта борьба отражена, в частности, в производстве бутылок, содержащих все более продвинутые устройства защиты от подделки, направленные на предотвращение точного воспроизведения бутылки и/или ее повторного использования.
Однако изготовители контрафактной продукции также постоянно прикладывают усилия и способны воспроизводить подлинные бутылки с такой достоверностью, что становится очень трудно отличать контрафактную бутылку от подлинной бутылки. В других случаях изготовители контрафактной продукции восстанавливают использованные подлинные бутылки, которые затем заполняют неподлинным продуктом.
Таким образом, существует потребность в устранении каких-либо сомнений об аутентичности бутылки путем непосредственной аутентификации самого содержимого. Конечно, вследствие того, что невозможно открывать каждую бутылку, аутентичность которой вызывает сомнения, необходимо, чтобы такую аутентификацию можно было производить через стенки бутылки.
Кроме того, указанный вопрос аутентификации возникает в различных местах, связанных с разными субъектами в дистрибьюторской цепи (с торговыми посредниками, дистрибьюторами и т.д.). Разнообразие этих субъектов и их возможная удаленность от мест производств означает, что существует потребность в таком аутентификационном устройстве, которое является портативным, легким в использовании и недорогим, а также в таком способе аутентификации, который является надежным и эффективным, в частности, относительно своевременности.
Предлагаемое изобретение направлено на удовлетворение вышеуказанных потребностей.
Для этого предлагаемое изобретение относится к портативному устройству для проверки алкогольного напитка в по меньшей мере частично прозрачном контейнере, содержащему:
- одиночный источник света, выполненный с возможностью испускания луча монохромного возбуждающего света, имеющего длину волны в диапазоне от 350 до 650 нанометров;
- разделитель луча, сориентированный под 45° относительного направления испускания источника света для отражения луча возбуждающего света;
- фокусную и собирающую линзу;
- позиционирующее устройство, обеспечивающее ориентацию луча света, исходящего от источника света, по направлению, по существу нормальному к внешней поверхности контейнера, причем позиционирующее устройство также обеспечивает позиционирование внешней поверхности контейнера на заранее определенном расстоянии от фокусной линзы, при этом заранее определенное расстояние между фокусной линзой и контейнером выбрано таким образом, что луч света сфокусирован внутри контейнера, на расстоянии от стенки контейнера менее 1 миллиметра и, предпочтительно, менее 500 мкм, причем позиционирующее устройство содержит сквозное отверстие для прохождения луча света, исходящего от источника света;
- фильтровальное устройство для фильтрования флуоресцентного излучения, захватываемого фокусной линзой и передаваемого разделителем луча, таким образом, чтобы устранять длины волн, которые короче или равны длине волны луча света, испускаемого источником света;
- спектрометрический модуль для вырабатывания сигнала, соответствующего измеренному спектру флуоресцентного излучения напитка;
- аналитический модуль для сравнения измеренного спектра с эталонным спектром.
Посредством использования явления флуоресценции устройство в соответствии с изобретением позволяет уменьшить мощность источника возбуждающего света относительно известных устройств, в частности, устройств, в которых использован эффект Рамана (интенсивность света, испускаемого в процессе флуоресценции, действительно превышает интенсивность при рамановском рассеянии примерно в миллион раз). Устройство в соответствии с изобретением содержит одиночный источник света, что вносит вклад в простоту и портативность системы. Кроме того, вследствие ограничения длинами волн, превышающими 350 нанометров, ограничено влияние молекул воды и этанола (концентрация которых подавляющим образом преобладает в алкогольном напитке, например, в вине или спирте). Действительно, молекулы воды и этанола не поглощают световое излучение для длин волн, превышающих 200 нанометров. Кроме того, вследствие наличия узла, называемого "отражательным" узлом, ограничено ослабление флуоресцентного излучения. Кроме того, угол падения 180° между испускаемым лучом и отраженным флуоресцентным лучом позволяет минимизировать нежелательные эффекты, возникающие из-за стенки контейнера, поскольку пересекаемая толщина является минимальной. Наконец, вследствие наличия позиционирующего устройства обеспечено, что фокус испускаемого луча будет находиться в требуемом месте без необходимости какого-либо регулирования. В результате оптимизирована повторяемость и воспроизводимость измерений.
В одном варианте осуществления разделитель луча представляет собой дихроичный фильтр, такой как дихроичный фильтр высоких частот (относительно длин волн).
В одном варианте осуществления фильтровальное устройство содержит полосно-заграждающий фильтр узкополосного типа и/или фильтр высоких частот (относительно длин волн).
В одном варианте осуществления спектрометрический модуль связан с фильтровальным устройством через оптическое волокно.
В одном варианте осуществления позиционирующее устройство содержит контактную поверхность, выполненную в виде ответной к внешней поверхности контейнера.
В одном варианте осуществления предлагаемое устройство содержит устройство отображения, выполненное, в частности, для отображения результата сравнения между измеренным спектром и эталонным спектром.
В одном варианте осуществления предлагаемое устройство содержит корпус, закрепленный на позиционирующем устройстве.
В одном варианте осуществления указанный корпус содержит все компоненты предлагаемого устройства.
В одном варианте осуществления позиционирующее устройство соединено с корпусом через гибкое соединение, причем фокусная линза встроена в позиционирующее устройство, и гибкое соединение содержит оптическое волокно для передачи лучей света, проходящих через фокусную линзу.
В одном варианте осуществления аналитический модуль и устройство отображения включены в подсоединенное портативное устройство, такое как планшет или мобильный телефон.
В одном варианте осуществления предлагаемое устройство содержит средство соединения с удаленной базой данных.
Изобретение также относится к системе для проверки алкогольного напитка, причем система содержит устройство, описанное выше, и базу данных, хранящуюся на удаленном сервере устройства.
В одном варианте осуществления база данных содержит один или более эталонных спектров, который может быть загружен устройством.
Изобретение дополнительно относится к способу проверки алкогольного напитка через по меньшей мере частично прозрачный контейнер, причем способ содержит этапы, на которых:
- получают флуоресцентный спектр напитка через стенку контейнера;
- нормализуют профиль спектра, измеренного относительно максимальной интенсивности эталонного спектра;
- вычисляют показатель сходства между измеренным спектром и эталонным спектром;
- определяют, в соответствии с полученным значением показателя сходства, является ли напиток подлинным.
Способ проверки в соответствии с изобретением имеет много преимуществ. Благодаря этапу, на котором нормализуют измеренный спектр, например, относительно максимальной интенсивности эталонного спектра, предотвращены дисперсии, возникающие вследствие температуры проверяемого содержимого и вследствие вариаций характеристик контейнера (в частности, размерных характеристик). Данный этап нормализации также позволяет принимать, посредством маломощного источника возбуждения, сигнал с достаточным качеством для корректного анализа. Кроме того, для этапа, на котором сравнивают измеренный спектр с эталонным спектром, предусматривающего вычисление показателя сходства, требуется очень ограниченная вычислительная мощность, которая в настоящее время доступна на мобильном телефоне типа "смартфон".
В одном варианте осуществления флуоресцентный спектр получают путем использования источника, выполненного с возможностью испускания монохромного луча с длиной волны в диапазоне от 350 до 650 нанометров.
В одном варианте осуществления показатель сходства вычисляют в заранее определенном диапазоне длин волн, например, в диапазоне длин волн от 550 до 650 нанометров.
В одном варианте осуществления показатель сходства вычисляют методом, называемым метод наименьших квадратов, или по алгоритму типа алгоритма Хаусдорфа.
В одном варианте осуществления напиток определяют как неподлинный, если показатель сходства превышает 20.
В одном варианте осуществления эталонный спектр получают из измерения флуоресцентного спектра, измеренного на выборке из группы подлинных бутылок.
В одном варианте осуществления способ содержит этап, на котором загружают эталонный спектр из удаленной базы данных.
В одном варианте осуществления способ осуществляют с применением устройства или системы, описанных выше.
Изобретение более понятно из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
- на фиг.1 и 2 показано, при использовании, устройство в соответствии с изобретением, на виде сбоку и сверху, соответственно;
- на фиг.3 показано, на виде спереди, устройство с фиг.1;
- на фиг.4а изображена структурная схема устройства в соответствии с изобретением;
- на фиг.4b показана область с фиг.4а;
- на фиг.5 показан вариант устройства с фиг.4а;
- на фиг.6 и 7 показаны кривые, соответствующие эталонному спектру и измеренному спектру, соответственно;
- на фиг.8 изображена блок-схема, подробно отображающая этапы способа в соответствии с изобретением.
На фиг.1 показано портативное устройство 1 в соответствии с изобретением и контейнер, содержимое которого должно быть аутентифицировано, например, бутылка 2, содержащая алкогольный напиток. Данное устройство содержит корпус 10, например, в форме параллелепипеда. Устройство 1 содержит устройство для позиционирования бутылки 2 или позиционирующий клин 12. Клин 12 образует выступ из одной из граней корпуса.
Как показано на фиг.2, представляющей собой вид сверху устройства 1 и бутылки 2, клин 12 имеет контактную поверхность 14 с формой, ответной к контейнеру. Например, контактная поверхность 14 имеет, таким образом, вогнутую поверхность, приспособленную под выпуклую поверхность бутылки 2.
Как показано на фиг.3, клин 12 имеет отверстие 16, образующее проход, обеспечивающий прохождение лучей света, испускаемых устройством 1, через клин 12. Клин 12 закреплен на корпусе 10 посредством опоры 18, причем опора 18 также имеет сквозной проход для лучей света, испускаемых или принимаемых устройством 1.
0
На фиг.4а изображена структурная схема компонентов примерного устройства в соответствии с изобретением. Для ясности на данном чертеже изображена бутылка 2, и корпус 10 устройства 1 изображен пунктирными линиями. Устройство 1, представленное на фиг.4а, содержит одиночный источник 32 возбуждающего света, выполненный с возможностью испускания монохромного луча с длиной волны λ. Например, источник 32 света представляет собой лазерный диод.
0
Длина волны λ источника 32 света находится в диапазоне от 350 нанометров до 650 нанометров. Данный диапазон обеспечивает генерирование испущенным лучом света сильного флуоресцентного испускания молекул, которое позволяет характеризовать алкогольный напиток (то есть молекулы, отличные от молекул воды и этанола). Кроме того, в данном диапазоне луч, испускаемый источником 32 света, ослабляется стеклом бутылки 2 лишь незначительно. В данном диапазоне, кроме этого, флуоресцентное испускание содержимым бутылки 2 ослабляется стеклом бутылки 2 лишь очень слабо.
Луч 34 света, исходящий из источника 32 света, направлен к разделителю 36 луча. При этом разделитель 36 луча, например, дихроичный фильтр, сориентирован под углом 45° относительно направления луча 34 света, испускаемого источником 32. Таким образом, луч, испускаемый источником 32, отражается разделителем 36 луча, и отраженный луч 38 направлен к фокусной линзе 40, например, ахроматической сдвоенной линзе. Фокусная линза 40 расположена на расстоянии А от бутылки 2.
Как показано на фиг.4b, на которой представлена область с фиг.4а, бутылка 2, например, с круглым поперечным сечением, содержит стенку, отграниченную внешней поверхностью 22 и внутренней поверхностью 24. Бутылка 2 содержит напиток 26, который должен быть аутентифицирован. При этом клин 12 контактирует с внешней поверхностью 22 бутылки 2. Как указано выше, данный клин выполнен для позиционирования бутылки 2 таким образом, что фокусная линза 40 находится на заранее определенном расстоянии А от внешней поверхности 22 бутылки. Кроме того, вследствие формы своей контактной поверхности 14 клин 12, выполненный с возможностью взаимодействия с формой внешней поверхности 22 бутылки, обеспечивает позиционирование бутылки 2 таким образом, что луч света, проходящий через фокусную линзу, направлен к внешней поверхности 22 бутылки 2 по направлению, нормальному к данной поверхности. Например, контактная поверхность 14 клина 12 имеет вогнутую форму и выполнена с возможностью взаимодействия с внешней выпуклой формой бутылки 2. В этой связи следует отметить, что клин 12 и, в частности, форма контактной поверхности 14 будут приспособлены в случае, если контейнер не имеет круглую форму. Независимо от формы рассматриваемого контейнера будет обеспечено, что форма контактной поверхности 14 позволяет позиционировать клин 12 на контейнере таким образом, что луч света, проходящий через фокусную линзу 40, направлен к внешней поверхности контейнера по направлению, нормальному к этой внешней поверхности. Для того, чтобы легко приспособить позиционирующий клин 12 к каждому типу контейнера, конечно, возможно предусмотреть возможность съемного прикрепления клина 12 к корпусу 10. Кроме того, возможно рассмотреть вариант, в котором клин 12 соединен с корпусом через гибкое соединение для облегчения позиционирования клина 12 на контейнере. В этом случае фокусная линза отодвинута от корпуса и закреплена на позиционирующем клине 12. Для этого в гибкое соединение между корпусом и набором, образованным позиционирующим клином 12 и фокусной линзой, включено оптическое волокно для передачи лучей света от корпуса в фокусную линзу и обратно.
Пространственный промежуток, обеспечиваемый клином 12 между фокусной линзой 40 и бутылкой 2, должен быть определен таким образом, чтобы отраженный луч 38 был сфокусирован внутри бутылки 2 в самом напитке 26, но максимально близко к внутренней поверхности 24. Так, на фиг.4b показана фокальная точка 28, расположенная внутри напитка 26 на расстоянии В от стенки бутылки 2 (более точно, на расстоянии В от внутренней поверхности 24 стенки бутылки 2). При этом чем короче расстояние В, тем больше минимизирована траектория испускаемого луча и траектория флуоресцентного излучения, и тем больше ограничено ослабление этих двух сигналов. Для достижения преимущества расстояние В составляет менее 1 миллиметра, и его значение предпочтительно составляет порядка нескольких сот микрометров или менее.
Флуоресцентный сигнал 42, индуцируемый в содержимом бутылки 2 лучом света, принимается фокусной линзой 40 и направляется, вследствие обратного испускания, к разделителю 36 луча. В свою очередь, разделитель 36 луча обеспечивает прохождение флуоресцентного сигнала, направляемого к спектрометрическому модулю 50.
0
Предпочтительно устройство 1 содержит одно или более фильтровальных устройств, обеспечивающих фильтрование флуоресцентного сигнала 42 до передачи данного сигнала в спектрометрический модуль. Цель данного фильтрования заключается, в частности, в устранении компонента сигнала, принятого фокусной линзой 40, связанного с лучом света, испускаемым источником 32. Для этой цели предусмотрен, например, полосно-заграждающий фильтр 44 или "узкополосный" фильтр. При этом диапазон частот, не передаваемых полосно-заграждающим фильтром, близок к длине волны монохромного луча света, испускаемого источником 32. Непередаваемая полоса длин волн имеет, например, ширину примерно 10 нанометров и отцентрована по длине волны, превышающей, на несколько нанометров или менее (например на 1 нанометр), длину волныλ источника лазера.
Может быть дополнительно предусмотрено, что дополнительное фильтрование по типу высоких частот (относительно длин волн) выполняется разделителем 36 луча. В этом случае разделитель 36 луча представляет собой дихроичный фильтр по типу высоких частот с высоким спадом среза (в частности, фильтр по "краевому" типу), отражающий луч 34 к фокусной линзе и передающий излучение, испускаемое напитком и его контейнером, в спектрометрический модуль путем устранения тех длин волн, которые короче, чем пороговое значение, которое соответствует длине волны монохромного луча, испускаемого источником 32, увеличенной примерно на 10 нм.
В примере с фиг.4а флуоресцентный сигнал 42, уже отфильтрованный разделителем 36 луча и полосно-заграждающим фильтром 44, направлен к линзе 46, например, асферической линзе с очень коротким фокусным расстоянием. Луч, переданный линзой 46, направлен к одному концу оптоволоконного сегмента 48, причем один конец данного сегмента связан со спектрометрическим модулем 50. Вследствие своей гибкости оптическое волокно 48 позволяет оптимизировать размещение компонентов внутри корпуса 10 и, таким образом, ограничивает перегруженность, возникающую вследствие тесноты в корпусе. Кроме того, указанное оптическое волокно играет роль конфокального отверстия и, таким образом, ограничивает количество передаваемой и, следовательно, анализируемой информации. Таким образом, могут быть минимизированы нежелательные эффекты, в частности, эффекты, связанные с формой и толщиной бутылки или связанные с наружным освещением. Кроме того, оптическое волокно также позволяет преодолеть эффект астигматизма, который включает в себя изменения фокуса на входе в спектрометрический модуль в соответствии с различными длинами волн флуоресцентного излучения.
В одном варианте линза 46 может быть заменена на увеличительную линзу.
Спектрометрический модуль 50 содержит дифракционную решетку 52, обеспечивающую направление дифрагированного сигнала к датчику 54, например, датчику типа ПЗС, который имеет преимущество в том, что не требует охлаждения. Например, дифракционная решетка 52 представляет собой отражательную дифракционную решетку. Сигнал, входящий в спектрометрический модуль 50 через впускную щель 56, направлен к первому зеркалу 58, представляющему собой выпуклое зеркало. Сигнал, отраженный дифракционной решеткой 52, направлен к второму зеркалу 60 плоского типа. Данное второе зеркало выполнено для отражения дифрагированного сигнала к датчику 54. В одном варианте набор 52-58-60 может быть заменен одиночной вогнутой дифракционной решеткой, что позволяет улучшить компактность устройства. В другом варианте набор 52-58-60 может быть заменен одиночной дифракционной решеткой, выполненной для функционирования в передаче.
Датчик 54 обеспечивает выдачу сигнала, соответствующего флуоресцентному спектру. Выдаваемый сигнал передается из спектрометрического модуля 50 в аналитический модуль 62. Аналитический модуль 62 содержит, в частности, блок 64 хранения, обеспечивающий хранение в памяти сигнала, исходящего из спектрометрического модуля. Блок 64 хранения имеет такую емкость, которая позволяет хранить сигнал, получаемый за определенное время получения, например, порядка 150 мс. Аналитический модуль 62 дополнительно содержит вычислительный блок 66, обеспечивающий определение того, соответствует ли записанный сигнал сигналу для подлинного напитка. С этой целью вычислительный блок 62 обеспечивает выполнение, в частности, сравнения между записанным сигналом и эталонным сигналом, предпочтительно согласно способу в соответствии с изобретением, который описан далее более подробно. Эталонный сигнал может заранее храниться в блоке 62 хранения и/или может быть загружен или выгружен из удаленной базы данных. Для этого аналитический модуль 62 содержит коммуникационный блок 68, в частности, беспроводного типа.
Наконец, предлагаемое устройство содержит устройство 70 отображения, обеспечивающее отображение результатов теста. Устройство 70 отображения может состоять из экрана или любого другого средства, например, множества световых индикаторов (изготовленных, например, со светодиодами). Например, возможно предусмотреть предоставление результата теста в соответствии с одной возможностью из двух или даже трех возможностей: "ХОРОШО", "ПЛОХО" и, возможно, "СОМНИТЕЛЬНО". Если используется множество световых индикаторов, то соответственно возможно предусмотреть три различных индикатора (в частности, с различными цветами), с подсветкой каждого соответствующего индикатора из данного множества в соответствии с одной из вышеуказанных трех возможностей.
В качестве альтернативы, часть или весь аналитический модуль 62 и/или часть или все устройство 70 отображения могут быть расположено, в отличие от остальной части устройства, в корпусе. На фиг.5 представлена одна из возможных конфигураций, в которой аналитический модуль 62 и устройство 70 отображения сгруппированы друг с другом во внешнем устройстве, например, в виде портативного устройства 72, например, планшета или мобильного телефона. В таком случае между корпусом 10 и портативным устройством 72 предусмотрено проводное или беспроводное цифровое соединение 74. Данное соединение позволяет соединять спектрометрический модуль 50, расположенный в корпусе 10, с аналитическим модулем 62, расположенным в портативном устройстве 72.
На фиг.6 и 7 показаны примеры спектров, полученные устройством в соответствии с изобретением, соответственно до и после выполнения этапа нормализации согласно способу в соответствии с изобретением.
0
0
0
На фиг.6 показана кривая С2, соответствующая флуоресцентному спектру, полученному для подлинного коньяка (содержащегося в его оригинальной подлинной бутылке), и кривая С1, соответствующая спектру, полученному для неподлинного коньяка (например, контрафактного коньяка). Две кривые С1, С2 соответствуют выходному сигналу из спектрометрического модуля 50 и были получены с лазерным диодом, выполненным с возможностью испускания луча с длиной волны λ, близкой к 530 нанометрам. Следует отметить, что полученные две кривые имеют максимум, соответствующий длине волны λ+73 нанометров для подлинного коньяка и λ+58 нанометров для неподлинного коньяка. Кроме того, интенсивность максимального спектра неподлинного коньяка превышает интенсивность максимального спектра подлинного коньяка.
На фиг.7 показаны два спектра с фиг.6 после нормализации относительно максимальной интенсивности спектра подлинного коньяка (максимальная интенсивность спектра подлинного коньяка принята за основу 100). После данной нормализации остаются значительные различия между кривой C'1, соответствующей нормализованному профилю спектра неподлинного коньяка, и кривой C'2, соответствующей нормализованному профилю спектра подлинного коньяка. Как станет ясно далее, эти различия используются устройством и способом в соответствии с изобретением для обнаружения неподлинных напитков через их контейнер.
Далее в настоящем документе описан, в контексте примененного для коньяка примера, способ проверки в соответствии с изобретением, позволяющий аутентифицировать алкогольный напиток. Основные этапы способа в соответствии с изобретением изображены на фиг.8. Данные этапы могут быть выполнены посредством устройства в соответствии с изобретением, например, вышеописанного устройства 1.
Способ в соответствии с изобретением содержит первый этап, на котором получают измеренный спектр проверяемого напитка. Данный этап 80 получения выполняют, в частности, посредством спектрометрического модуля 50 устройства 1.
Предлагаемый способ содержит далее этап 82, на котором сравнивают измеренный спектр с эталонным спектром. Данный эталонный спектр может храниться в памяти устройства 1, например, памяти блока 64 хранения, или может быть загружен из удаленной базы данных. Опционально, способ может содержать этап 84, на котором выбирают эталонный спектр. Данный выбор может быть произведен из ряда эталонных спектров, хранящихся в памяти, или из ряда эталонных спектров, доступных в удаленной базе данных. Данный выбор может быть произведен автоматически или по запросу пользователя.
Этап 82, на котором сравнивают измеренный спектр с эталонным спектром, содержит подэтап, на котором нормализуют измеренный спектр относительно максимума эталонного спектра (или, в качестве альтернативы, относительно полной интенсивности спектра или относительно площади под спектром). Данная нормализация имеет ряд преимуществ, что позволяет, в частности, преодолевать эффекты температурных вариаций. Известно, что температура имеет значительное влияние на явление флуоресценции. Однако, авторы изобретения обнаружили, что изменение температуры имеет значительное влияние на максимальную интенсивность флуоресцентного спектра и пренебрежимо малое влияние в виде профиля флуоресцентного спектра. Другими словами, после нормализации спектры одного и того же напитка, полученные при различных температурах, могут быть наложены друг на друга. Таким образом, способ в соответствии с изобретением позволяет преодолевать температурные вариации во время съема флуоресцентного спектра. В частности, это позволяет учесть разницу между температурой, при которой получают измеренный спектр, и температурой, при которой был создан эталонный спектр. Кроме того, нормализация измеренного спектра позволяет преодолеть эффекты дисперсий, наблюдаемые для каждой последующей бутылки одного типа. Известно, что одни и те же изделия на одной производственной линии, два "идентичных" контейнера (например, стеклянные бутылки) всегда будут иметь дисперсии, в частности, дисперсии размерных характеристик (и, следовательно, по толщине). Однако, чем больше толщина стекла, тем больше ослаблен луч, испускаемый источником возбуждения, и, кроме этого, тем больше будет ослаблено испускаемое флуоресцентное излучение в стенке контейнера. Однако, авторы изобретения обнаружили, что данное ослабление имеет ограниченное влияние на профиль получаемого флуоресцентного спектра, причем для данного ослабления особенно характерен эффект уменьшения интенсивности спектра. Это влияние на профиль спектра является еще больше пренебрежимо малым, если длина получаемого спектра составляет менее 700 нанометров, и поэтому выгодно ограничить диапазон длин волн, используемых для выполнения этапа сравнения, например от 550 до 650 нанометров. Таким образом, способ в соответствии с изобретением позволяет преодолеть вариации толщины для одной и той же модели контейнера.
Этап 82, на котором сравнивают измеренный спектр с эталонным спектром, содержит подэтап, на котором определяют показатель R сходства между кривыми, соответствующими измеренному спектру для заданного напитка и эталонному спектру, соответствующему данному напитку, соответственно, например, между кривыми C'2 и C'1. В результате данный подэтап позволяет количественно оценить сходство между измеренным спектром и эталонным спектром. Указанный показатель R может быть вычислен, например, методом наименьших квадратов по следующей формуле:
где:
1
i
i
- y(λ) представляет собой интенсивность измеренного спектра (например, для кривой C'1 с фиг.7) для длины волны, равной λ;
i
i
- y2(λ) представляет собой интенсивность эталонного спектра (например, для кривой C'2 с фиг.7) для длины волны, равной λ.
Если два спектра являются полностью идентичными, то в результате получают нулевое значение. Чем выше показатель R, тем больше различаются сравненные спектры.
Конечно, рассматриваемый показатель сходства может быть вычислен по любому другому приспособленному алгоритму, например, алгоритму Хаусдорфа по следующей формуле:
1
i
1
2
max
1
2
2
1
max
2
1
В соответствии с этой формулой для каждой точки y(λ) спектра y(λ) вычисляют ее наименьшее расстояние до точек спектра y(λ). Затем выбирают самое большое вычисленное расстояние, обозначенное как δ(y,y). Затем выполняют то же вычисление для каждой точки спектра y(λ), сравниваемого со спектром y(λ), путем выбора самого большого вычисленного расстояния δ(y,y). Затем показатель сходства или расстояние Хаусдорфа будет представлять собой самое большое значение из этих двух максимальных сохраняемых расстояний.
Независимо от используемого способа получают нулевое значение R, если два спектра полностью идентичны друг другу. Аналогичным образом, независимо от используемого способа, чем выше показатель R, тем больше различаются сравненные спектры.
Значение R вычисляют в по меньшей мере ста точках, предпочтительно в нескольких сотнях точек. Например, количество учитываемых точек составляет порядка 600.
Значение R используют на этапе 86, на котором оценивают аутентичность напитка. На данном этапе определяют, на основании вычисленного значения показателя R сходства, содержит ли проверяемая бутылка подлинный напиток или нет. Например, тестируемое содержимое будет заявлено как "плохое", если показатель R сходства превышает заранее определенное значение, например, равное 20.
Вследствие осуществления сравнения путем вычисления показателя сходства, в котором требуются ограниченные вычислительные ресурсы, способ в соответствии с изобретением обеспечивает в результате малое время вычисления. Для достижения выгоды измеренный спектр снимают и/или сравнивают с эталонным спектром только в ограниченном диапазоне, например, от 550 до 650 нанометров. Сужение поля анализа действительно позволяет исключить возможную остаточную люминесценцию стекла и, как описано выше, преодолеть вариации толщины стенки контейнера. Кроме того, сужение поля анализа дополнительно позволяет уменьшить время вычисления.
Устройство и способ в соответствии с изобретением обеспечивают решение задачи получения такого портативного устройства, которое является простым и быстрым в использовании. Путем нормализации спектров относительно максимумов интенсивности предотвращены обе дисперсии, связанные с температурой содержимого и формой контейнера, и уменьшена требуемая вычислительная мощность.
Кроме того, архитектура и функционирование предлагаемого устройства позволяют ограничить максимальное количество компонентов. Так, вследствие выбора источника возбуждающего света, обеспечивающего испускание с определенной длиной волны, нет необходимости в использовании фильтров для выбора узкой полосы длин волн. Путем оптимизации интенсивности и качества флуоресцентного сигнала, в частности, путем выбора длины волны источника лазера, обеспечена возможность использования источника лазера с малой мощностью, например, в несколько милливатт. Это позволяет предусмотреть автономное устройство, которое может функционировать на аккумуляторах или фотоэлементах, и устранить необходимость в охлаждающем устройстве. В этой связи следует отметить, что выбор датчика типа ПЗС для спектрометрического модуля также устраняет необходимость обеспечивать какое-либо охлаждение.