本發(fā)明屬于無損檢測(cè)裝置，涉及一種水果結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)：

水果的品質(zhì)決定了其價(jià)格，不同水果具有其各自特定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也是反映水果品質(zhì)的一個(gè)重要評(píng)價(jià)手段，例如果皮厚度和果肉密度等。超聲波作為一種無損檢測(cè)手段已經(jīng)廣泛用于醫(yī)療和工業(yè)領(lǐng)域，在人體器官結(jié)構(gòu)表征和工業(yè)精密原件內(nèi)部探傷等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

隨著當(dāng)前智能手機(jī)性能的不斷提高，手機(jī)的功能已經(jīng)不僅僅局限于信息的傳遞，越來越多的與生活息息相關(guān)的功能已經(jīng)集成于手機(jī)之中。而目前并沒有在相應(yīng)的手機(jī)應(yīng)用中涉及水果結(jié)構(gòu)的檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題在于提供一種水果結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)裝置及方法，基于超聲波進(jìn)行水果結(jié)構(gòu)的檢測(cè)，而且能夠集成于智能手機(jī)當(dāng)中。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種水果結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)裝置，包括：

處理單元102生成基于脈沖信號(hào)串的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)，將其傳輸至第一數(shù)模轉(zhuǎn)換電路103，第一數(shù)模轉(zhuǎn)換電路103將接收的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬檢測(cè)信號(hào)，并將模擬檢測(cè)信號(hào)傳輸至功率放大電路104；功率放大電路104將模擬檢測(cè)信號(hào)功率放大，并經(jīng)隔離發(fā)射/接收信號(hào)的雙工器105傳輸給超聲換能器106，驅(qū)動(dòng)超聲換能器106向水果發(fā)射超聲波；

超聲換能器106在發(fā)射超聲波之后，還接收碰到水果返回的檢測(cè)信號(hào)，并將接收到的檢測(cè)信號(hào)通過雙工器105傳輸至信號(hào)放大電路107；信號(hào)放大電路107放大接收到的檢測(cè)信號(hào)，并將其傳輸至第二數(shù)模轉(zhuǎn)換電路108；第二數(shù)模轉(zhuǎn)換電路108接收并采集放大后的檢測(cè)信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，輸入至處理單元102；處理單元102將檢測(cè)信號(hào)發(fā)送給超聲信號(hào)分析處理模塊101，對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析處理后，給出所檢測(cè)水果的結(jié)構(gòu)信息。

所述的處理單元102接收開始檢測(cè)的指令后，生成的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)為超聲換能器106所發(fā)的超聲波提供波形參數(shù)；

該無損檢測(cè)裝置集成于智能手機(jī)當(dāng)中：

所述的處理單元102為智能手機(jī)的cpu；

所述的超聲信號(hào)分析處理模塊101、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換電路103、功率放大電路104、雙工器105、信號(hào)放大電路107、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換電路108構(gòu)成集成模塊或者分散設(shè)置在智能手機(jī)的主板上；

所述的超聲換能器106設(shè)置在智能手機(jī)的側(cè)邊。

所述的雙工器105設(shè)置在功率放大電路104/信號(hào)放大電路107與超聲換能器106之間,雙工器105將發(fā)射和接收信號(hào)相隔離，使得超聲換能器106的接收和發(fā)射能同時(shí)工作。

所述的超聲信號(hào)分析處理模塊101先提取檢測(cè)信號(hào)中的回波信號(hào)包絡(luò)，再在包絡(luò)中提取相關(guān)檢測(cè)對(duì)象的有用信息。

所述的信號(hào)分析處理模塊101給出所檢測(cè)水果的結(jié)構(gòu)信息的形式包括單不限于果皮厚度、果核大小和果實(shí)密度及厚度。

一種水果結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，包括以下操作：

1)將超聲換能器106貼合在水果所需測(cè)量的區(qū)域，通過喚醒程序或指令模塊對(duì)處理單元102發(fā)出開始檢測(cè)指令；處理單元102生成數(shù)字檢測(cè)信號(hào)，然后經(jīng)由數(shù)模轉(zhuǎn)換電路103將其轉(zhuǎn)換為模擬檢測(cè)信號(hào)；轉(zhuǎn)換后的模擬檢測(cè)信號(hào)由功率放大電路104放大后，驅(qū)動(dòng)超聲換能器106發(fā)射超聲波；

2)超聲換能器106發(fā)射超聲波后，并接收返回的檢測(cè)信號(hào)，返回的檢測(cè)信號(hào)依次經(jīng)過信號(hào)放大電路107放大和第二數(shù)模轉(zhuǎn)換電路108轉(zhuǎn)換后傳輸至處理單元102；

3)處理單元102將檢測(cè)信號(hào)發(fā)送給超聲信號(hào)分析處理模塊101，對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析處理后，給出所檢測(cè)水果的結(jié)構(gòu)信息。

在進(jìn)行果皮厚度的檢測(cè)時(shí)，超聲換能器106收到返回的檢測(cè)信號(hào)并傳輸至處理單元102后，由超聲信號(hào)分析處理模塊101先提取檢測(cè)信號(hào)中的回波信號(hào)包絡(luò)，然后在回波信號(hào)包絡(luò)中提取分別自果皮內(nèi)外表面超聲的兩個(gè)峰值信號(hào)后，得到峰值信號(hào)時(shí)差δt，果皮厚度d的計(jì)算為c為超聲波傳播的聲速。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明提出的水果結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)裝置，可以實(shí)現(xiàn)包括果皮厚度和果實(shí)密度等在內(nèi)的水果內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息的檢測(cè)。整個(gè)模塊可以完全集成于手機(jī)內(nèi)部，具有操作簡(jiǎn)便，攜帶方便的特點(diǎn)。利用上述檢測(cè)裝置，并結(jié)合手機(jī)內(nèi)部已安裝的超聲波操作軟件可以快速的完成水果內(nèi)部結(jié)構(gòu)的無損檢測(cè)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)組成示意圖。

其中，101為信號(hào)分析處理模塊，102為處理單元，103為第一數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，104為功率放大電路，105為雙工器，106為超聲換能器，107為信號(hào)放大電路，108為第二數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。

圖2為生成的數(shù)字檢測(cè)正弦脈沖信號(hào)圖。

圖3為檢測(cè)果皮厚度時(shí)的接收到返回的檢測(cè)信號(hào)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。

參見圖1，一種水果結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)裝置，包括：

處理單元102生成基于脈沖信號(hào)串的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)，將其傳輸至第一數(shù)模轉(zhuǎn)換電路103，第一數(shù)模轉(zhuǎn)換電路103將接收的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬檢測(cè)信號(hào)，并將模擬檢測(cè)信號(hào)傳輸至功率放大電路104；功率放大電路104將模擬檢測(cè)信號(hào)功率放大，并經(jīng)隔離發(fā)射/接收信號(hào)的雙工器105傳輸給超聲換能器106，驅(qū)動(dòng)超聲換能器106向水果發(fā)射超聲波；

超聲換能器106在發(fā)射超聲波之后，還接收碰到水果返回的檢測(cè)信號(hào)，并將接收到的檢測(cè)信號(hào)通過雙工器105傳輸至信號(hào)放大電路107；信號(hào)放大電路107放大接收到的檢測(cè)信號(hào)，并將其傳輸至第二數(shù)模轉(zhuǎn)換電路108；第二數(shù)模轉(zhuǎn)換電路108接收并采集放大后的檢測(cè)信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，輸入至處理單元102；處理單元102將檢測(cè)信號(hào)發(fā)送給超聲信號(hào)分析處理模塊101，對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析處理后，給出所檢測(cè)水果的結(jié)構(gòu)信息。

下面給出一個(gè)具體的實(shí)施例。

本發(fā)明提出的水果結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)裝置，主要包括信號(hào)分析處理模塊101、處理單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路103、功率放大電路104、雙工器105、超聲換能器106、信號(hào)放大電路107、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路108。

所述處理單元102為智能手機(jī)的cpu，主要用于接收開始檢測(cè)指令后，并生成檢測(cè)信號(hào)(一般為脈沖信號(hào)串)。理單元102接收開始檢測(cè)的指令后，生成的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)為超聲換能器106所發(fā)的超聲波提供波形參數(shù)。由于cpu生成信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，而驅(qū)動(dòng)超聲換能器工作一般為模擬信號(hào)，因此，該檢測(cè)信號(hào)需首先被傳輸至數(shù)模轉(zhuǎn)換電路103。

具體的，所述的超聲信號(hào)分析處理模塊101、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換電路103、功率放大電路104、雙工器105、信號(hào)放大電路107、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換電路108構(gòu)成集成模塊或者分散設(shè)置在智能手機(jī)的主板上；

所述的超聲換能器106設(shè)置在智能手機(jī)的側(cè)邊或前后表面。

所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路103，主要用于接收處理單元102發(fā)出的數(shù)字檢測(cè)信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為模擬檢測(cè)信號(hào)，并將模擬檢測(cè)信號(hào)傳輸至功率放大電路104。

所述功率放大電路104，用于對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路103轉(zhuǎn)換的模擬檢測(cè)信號(hào)功率放大，驅(qū)動(dòng)超聲換能器106發(fā)射超聲波。

由于裝置中的超聲換能器106同時(shí)具有發(fā)射和接收檢測(cè)信號(hào)的功能，因此，為了將發(fā)射和接收信號(hào)相隔離，保證接收和發(fā)射都能同時(shí)正常工作，需要在功率放大電路104與超聲換能器106之間加入雙工器105。

所述雙工器105，其主要作用就是隔離發(fā)射和接收的檢測(cè)信號(hào)，保證二者互不干擾。

所述超聲換能器106，用于接收功率放大單元104發(fā)出的高電壓檢測(cè)信號(hào)發(fā)射超聲波，并接收返回的檢測(cè)信號(hào)，將接收到的檢測(cè)信號(hào)傳輸至信號(hào)放大電路107。

所述信號(hào)放大電路107，用于放大接收到的微弱的檢測(cè)信號(hào)，并將其傳輸至數(shù)模轉(zhuǎn)換電路108。

所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路108，用于接收并采集經(jīng)信號(hào)放大電路107放大后的檢測(cè)信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，輸入至處理單元102進(jìn)行進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理。

所述信號(hào)分析處理模塊101，用于分析接收到的檢測(cè)信號(hào)，對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理計(jì)算后，得到所檢測(cè)的水果結(jié)構(gòu)信息。超聲信號(hào)分析處理模塊(101)先提取檢測(cè)信號(hào)中的回波信號(hào)包絡(luò)，再在包絡(luò)中提取相關(guān)檢測(cè)對(duì)象的有用信息；其給出所檢測(cè)水果的結(jié)構(gòu)信息的形式包括單不限于果皮厚度、果核大小和果實(shí)密度及厚度。

一種水果結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，包括以下操作：

1)將超聲換能器106貼合在水果所需測(cè)量的區(qū)域，通過喚醒程序或指令模塊對(duì)處理單元102發(fā)出開始檢測(cè)指令；處理單元102生成數(shù)字檢測(cè)信號(hào)，然后經(jīng)由數(shù)模轉(zhuǎn)換電路103將其轉(zhuǎn)換為模擬檢測(cè)信號(hào)；轉(zhuǎn)換后的模擬檢測(cè)信號(hào)由功率放大電路104放大后，驅(qū)動(dòng)超聲換能器106發(fā)射超聲波；

2)超聲換能器106發(fā)射超聲波后，并接收返回的檢測(cè)信號(hào)，返回的檢測(cè)信號(hào)依次經(jīng)過信號(hào)放大電路107放大和第二數(shù)模轉(zhuǎn)換電路108轉(zhuǎn)換后傳輸至處理單元102；

3)處理單元102將檢測(cè)信號(hào)發(fā)送給超聲信號(hào)分析處理模塊101，對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析處理后，給出所檢測(cè)水果的結(jié)構(gòu)信息。

下面結(jié)合附圖，以果皮厚度檢測(cè)為例介紹基于智能手機(jī)的超聲波水果結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)裝置的工作流程為：

首先，將手機(jī)超聲換能器探頭貼合在所需測(cè)量果皮厚度區(qū)域，并對(duì)手機(jī)發(fā)出開始檢測(cè)指令。此時(shí)，手機(jī)cpu102生成如圖2所示的數(shù)字檢測(cè)正弦脈沖信號(hào)，上述信號(hào)經(jīng)由數(shù)模轉(zhuǎn)換電路103將其轉(zhuǎn)換為模擬檢測(cè)信號(hào)。轉(zhuǎn)換后的模擬檢測(cè)信號(hào)由功率放大電路104放大后，驅(qū)動(dòng)超聲換能器106發(fā)射超聲波。超聲換能器106發(fā)射超聲波后，即可接收到返回的檢測(cè)信號(hào)(圖3)，返回的檢測(cè)信號(hào)依次經(jīng)過信號(hào)放大電路107和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路108后傳輸至手機(jī)cpu102。其中，發(fā)射和返回的檢測(cè)信號(hào)由雙工器105隔離。返回的檢測(cè)信號(hào)傳輸至cpu102后，由信號(hào)分析處理模塊101先提取檢測(cè)信號(hào)中的回波信號(hào)包絡(luò)，然后在回波信號(hào)包絡(luò)中提取分別自果皮內(nèi)外表面超聲的兩個(gè)峰值信號(hào)后，得到峰值信號(hào)時(shí)差δt，根據(jù)公式即可計(jì)算出果皮厚度其中，公式中c為超聲波傳播的聲速。

以上給出的實(shí)施例是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明較優(yōu)的例子，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的技術(shù)特征所做出的任何非本質(zhì)的添加、替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。