專利名稱：西瓜成熟度無損檢測(cè)儀及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種西瓜成熟度檢測(cè)儀及檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
西瓜是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，在市場(chǎng)對(duì)品質(zhì)要求越來越高的情況下，西瓜的分級(jí)、貯藏、運(yùn)輸和銷售過程中也需要準(zhǔn)確且無損的判斷其成熟度。但目前西瓜無損成熟度的鑒定仍然采用傳統(tǒng)的算、看、聽、測(cè)等方法，這些方法都難以對(duì)西瓜成熟度做出精確判斷， 且依賴于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，在大規(guī)模檢測(cè)中費(fèi)工費(fèi)時(shí)，很難適應(yīng)當(dāng)今西瓜生產(chǎn)和銷售的需要。因此，準(zhǔn)確、快速、簡(jiǎn)便的西瓜成熟度無損檢測(cè)技術(shù)具有重大理論和實(shí)踐意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有無損檢測(cè)西瓜成熟度的方法準(zhǔn)確度低的問題，從而提供一種西瓜成熟度無損檢測(cè)儀及檢測(cè)方法。西瓜成熟度無損檢測(cè)儀，它包括托盤、重量傳感器、MEMS加速度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器和處理器，托盤為待測(cè)西瓜的放置區(qū)，重量傳感器用于檢測(cè)待測(cè)西瓜的重量，MEMS加速度傳感器用于檢測(cè)待測(cè)西瓜的振動(dòng)量，MEMS加速度傳感器的模擬量信號(hào)輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量信號(hào)輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量信號(hào)輸出端與處理器的數(shù)字信號(hào)輸入端連接?；谏鲜鲅b置的西瓜成熟度無損檢測(cè)方法，它由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、將待測(cè)西瓜放置于托盤上，采用重量傳感器檢測(cè)托盤受到的壓力，獲得待測(cè)西瓜的重量m;步驟二、敲擊待測(cè)西瓜表面，采用MEMS加速度傳感器檢測(cè)待測(cè)西瓜的振動(dòng)量，并將所述振動(dòng)量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；步驟三、采用處理器對(duì)步驟二獲得的經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換之后的振動(dòng)量進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得待測(cè)西瓜的振動(dòng)頻率f ；步驟四、采用處理器對(duì)步驟一獲得的待測(cè)西瓜的重量m和步驟三獲得的振動(dòng)頻率 f通過公式E f2m2/3獲得待測(cè)西瓜的彈性模量E，所述彈性模量E即為待測(cè)西瓜的成熟度，實(shí)現(xiàn)待測(cè)西瓜的成熟度檢測(cè)。采用顯示器顯示待測(cè)西瓜的成熟度檢測(cè)結(jié)果。有益效果本發(fā)明無需破壞西瓜物理結(jié)構(gòu)，即可檢測(cè)出西瓜的成熟度，檢測(cè)準(zhǔn)確度
尚ο


圖1是本發(fā)明中西瓜檢測(cè)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一、結(jié)合圖1說明本具體實(shí)施方式
，西瓜成熟度無損檢測(cè)儀，它包括托盤1、重量傳感器2、MEMS加速度傳感器3、A/D轉(zhuǎn)換器4和處理器5，托盤1為待測(cè)西瓜的放置區(qū)，重量傳感器2用于檢測(cè)待測(cè)西瓜的重量，MEMS加速度傳感器3用于檢測(cè)待測(cè)西瓜的振動(dòng)量，MEMS加速度傳感器3的模擬量信號(hào)輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器4的模擬量信號(hào)輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換器4的數(shù)字量信號(hào)輸出端與處理器5的數(shù)字信號(hào)輸入端連接。原理西瓜模型可以假設(shè)為以下2種情況，對(duì)于不成熟瓜的極限情況(白瓤瓜)， 可簡(jiǎn)單地看成是一個(gè)理想的實(shí)心球；而成熟的西瓜，當(dāng)其受到?jīng)_擊振動(dòng)時(shí)，則可看作是一個(gè)由彈性元件和阻尼元件組成的系統(tǒng)，即把瓜瓤當(dāng)作阻尼，把整個(gè)西瓜看作是一個(gè)內(nèi)部為阻尼的彈性體。按照彈性體振動(dòng)理論由沖擊造成的振動(dòng)響應(yīng)的頻率是彈性體的固有頻率。 球體的固有頻率與其材料的密度、幾何尺寸和彈性模量等因素有關(guān)。其關(guān)系可由球體振動(dòng)的微分方程解出。由此方程可得到西瓜彈性模量E與固有頻率f的關(guān)系為E ⑴ f2m2/3所以，對(duì)于質(zhì)量m的西瓜，通過檢測(cè)它的固有頻率f，利用上式，即可獲得彈性模量 E，并顯示彈性模量E的值，由于彈性模量E的值越小，西瓜的成熟度越高，從而實(shí)現(xiàn)西瓜成熟度的無損檢測(cè)。它還包括彈性檢測(cè)帶，彈性檢測(cè)帶的兩端固定在托盤1的邊緣，MEMS加速度傳感器3固定在彈性檢測(cè)帶上，在檢測(cè)中，將彈性檢測(cè)帶套在待測(cè)西瓜上，采用固定在彈性檢測(cè)帶上的MEMS加速度傳感器3對(duì)待測(cè)西瓜的振動(dòng)量進(jìn)行測(cè)量。
具體實(shí)施方式
二、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一所述的西瓜成熟度無損檢測(cè)儀的區(qū)別在于，它還包括顯示器6，顯示器6的顯示信號(hào)輸入端與處理器5的顯示信號(hào)輸出端連接。本實(shí)施方式中，采用顯示器6對(duì)顯示檢測(cè)過程中的振動(dòng)頻率、西瓜質(zhì)量和振動(dòng)波形，并將西瓜成熟度結(jié)果進(jìn)行顯示。
具體實(shí)施方式
三、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
二所述的西瓜成熟度無損檢測(cè)儀的區(qū)別在于，顯示器6為液晶顯示器。
具體實(shí)施方式
四、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一、二或三所述的西瓜成熟度無損檢測(cè)儀的區(qū)別在于，它還包括鍵盤7，鍵盤7的鍵盤信號(hào)輸出端與處理器5的鍵盤信號(hào)輸入端連接。本實(shí)施方式，可以通過鍵盤7直接輸入待測(cè)西瓜的具體參數(shù)，進(jìn)而獲得待測(cè)西瓜的成熟度。
具體實(shí)施方式
五、基于具體實(shí)施方式
一的西瓜成熟度無損檢測(cè)方法，它由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、將待測(cè)西瓜放置于托盤1上，采用重量傳感器2檢測(cè)托盤1受到的壓力， 獲得待測(cè)西瓜的重量m;步驟二、敲擊待測(cè)西瓜表面，采用MEMS加速度傳感器3檢測(cè)待測(cè)西瓜的振動(dòng)量，并將所述振動(dòng)量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；
步驟三、采用處理器5對(duì)步驟二獲得的經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換之后的振動(dòng)量進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得待測(cè)西瓜的振動(dòng)頻率f ；步驟四、采用處理器5對(duì)步驟一獲得的待測(cè)西瓜的重量m和步驟三獲得的振動(dòng)頻率f通過公式E ⑴ f2m2/3獲得待測(cè)西瓜的彈性模量E，所述彈性模量E即為待測(cè)西瓜的成熟度，實(shí)現(xiàn)待測(cè)西瓜的成熟度檢測(cè)。原理西瓜的組織結(jié)構(gòu)主要是瓜皮和瓜瓤，大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在成長(zhǎng)初期的西瓜，其瓜皮和瓜瓤的物理參數(shù)相差不大，如密度、楊氏模量、硬度等；而成熟的西瓜，其瓜皮和瓜瓤有明顯的區(qū)別，其各項(xiàng)物理參數(shù)的差別亦較大，瓜皮的硬度和彈性模量逐漸增加，但內(nèi)部瓜瓤組織細(xì)胞間結(jié)合力隨成熟度而變小，因此瓜瓤變松、脆，瓜瓤的彈性模量隨成熟而變小。而西瓜的彈性模量與其固有頻率之間具有較高的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0. 90，西瓜的成熟度可以由其彈性模量來表征，即當(dāng)彈性模量E的值越小，西瓜的成熟度越高，從而實(shí)現(xiàn)西瓜成熟度的無損檢測(cè)。
具體實(shí)施方式
六、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
五所述的西瓜成熟度無損檢測(cè)方法的區(qū)別在于，采用顯示器6顯示待測(cè)西瓜的成熟度檢測(cè)結(jié)果。
權(quán)利要求
1.西瓜成熟度無損檢測(cè)儀，其特征是它包括托盤(1)、重量傳感器( 、MEMS加速度傳感器(3)、A/D轉(zhuǎn)換器(4)和處理器(5)，托盤⑴為待測(cè)西瓜的放置區(qū)，重量傳感器(2)用于檢測(cè)待測(cè)西瓜的重量，MEMS加速度傳感器(3)用于檢測(cè)待測(cè)西瓜的振動(dòng)量，MEMS加速度傳感器(3)的模擬量信號(hào)輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量信號(hào)輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換器 (4)的數(shù)字量信號(hào)輸出端與處理器(5)的數(shù)字信號(hào)輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的西瓜成熟度無損檢測(cè)儀，其特征在于它還包括顯示器(6)，顯示器(6)的顯示信號(hào)輸入端與處理器(5)的顯示信號(hào)輸出端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求所述2的西瓜成熟度無損檢測(cè)儀，其特征在于顯示器(6)為液晶顯示 ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的西瓜成熟度無損檢測(cè)儀，其特征在于它還包括鍵盤 (7)，鍵盤(7)的鍵盤信號(hào)輸出端與處理器(5)的鍵盤信號(hào)輸入端連接。
5.基于權(quán)利要求1的西瓜成熟度無損檢測(cè)方法，其特征是它由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、將待測(cè)西瓜放置于托盤(1)上，采用重量傳感器( 檢測(cè)托盤(1)受到的壓力，獲得待測(cè)西瓜的重量m;步驟二、敲擊待測(cè)西瓜表面，采用MEMS加速度傳感器C3)檢測(cè)待測(cè)西瓜的振動(dòng)量，并將所述振動(dòng)量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；步驟三、采用處理器( 對(duì)步驟二獲得的經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換之后的振動(dòng)量進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得待測(cè)西瓜的振動(dòng)頻率f ；步驟四、采用處理器( 對(duì)步驟一獲得的待測(cè)西瓜的重量m和步驟三獲得的振動(dòng)頻率 f通過公式E - fV3獲得待測(cè)西瓜的彈性模量E，所述彈性模量E即為待測(cè)西瓜的成熟度，實(shí)現(xiàn)待測(cè)西瓜的成熟度檢測(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的西瓜成熟度無損檢測(cè)方法，其特征在于采用顯示器(6)顯示待測(cè)西瓜的成熟度檢測(cè)結(jié)果。
全文摘要
西瓜成熟度無損檢測(cè)儀及檢測(cè)方法，涉及一種西瓜成熟度檢測(cè)儀及檢測(cè)方法，它解決了現(xiàn)有無損檢測(cè)西瓜成熟度的方法準(zhǔn)確度低的問題。其裝置重量傳感器用于檢測(cè)待測(cè)西瓜的重量，MEMS加速度傳感器用于檢測(cè)待測(cè)西瓜的振動(dòng)量，MEMS加速度傳感器的模擬量信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸入至處理器。其方法首先測(cè)量西瓜的重量和待測(cè)西瓜的振動(dòng)量，對(duì)振動(dòng)量進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得待測(cè)西瓜的振動(dòng)頻率；通過待測(cè)西瓜的重量和振動(dòng)頻率計(jì)算待測(cè)西瓜的彈性模量，彈性模量即為待測(cè)西瓜的成熟度，實(shí)現(xiàn)待測(cè)西瓜的成熟度檢測(cè)。本發(fā)明適用于西瓜成熟度的無損檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N27/00GK102411015SQ20111021654
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者宋文龍, 張瑜, 王琢, 閔昆龍 申請(qǐng)人:東北林業(yè)大學(xué)