CN102411015A - 西瓜成熟度无损检测仪及检测方法 - Google Patents

Abstract

西瓜成熟度无损检测仪及检测方法，涉及一种西瓜成熟度检测仪及检测方法，它解决了现有无损检测西瓜成熟度的方法准确度低的问题。其装置：重量传感器用于检测待测西瓜的重量，MEMS加速度传感器用于检测待测西瓜的振动量，MEMS加速度传感器的模拟量信号经A/D转换后输入至处理器。其方法：首先测量西瓜的重量和待测西瓜的振动量，对振动量进行快速傅里叶变换，获得待测西瓜的振动频率；通过待测西瓜的重量和振动频率计算待测西瓜的弹性模量，弹性模量即为待测西瓜的成熟度，实现待测西瓜的成熟度检测。本发明适用于西瓜成熟度的无损检测。

Description

西瓜成熟度无损检测仪及检测方法

技术领域

本发明涉及一种西瓜成熟度检测仪及检测方法。

背景技术

西瓜是我国重要的经济作物之一，在市场对品质要求越来越高的情况下，西瓜的分级、贮藏、运输和销售过程中也需要准确且无损的判断其成熟度。但目前西瓜无损成熟度的鉴定仍然采用传统的算、看、听、测等方法，这些方法都难以对西瓜成熟度做出精确判断，且依赖于个人经验，在大规模检测中费工费时，很难适应当今西瓜生产和销售的需要。因此，准确、快速、简便的西瓜成熟度无损检测技术具有重大理论和实践意义。

发明内容

本发明是为了解决现有无损检测西瓜成熟度的方法准确度低的问题，从而提供一种西瓜成熟度无损检测仪及检测方法。

西瓜成熟度无损检测仪，它包括托盘、重量传感器、MEMS加速度传感器、A/D转换器和处理器，托盘为待测西瓜的放置区，重量传感器用于检测待测西瓜的重量，MEMS加速度传感器用于检测待测西瓜的振动量，MEMS加速度传感器的模拟量信号输出端与A/D转换器的模拟量信号输入端连接，A/D转换器的数字量信号输出端与处理器的数字信号输入端连接。

基于上述装置的西瓜成熟度无损检测方法，它由以下步骤实现：

步骤一、将待测西瓜放置于托盘上，采用重量传感器检测托盘受到的压力，获得待测西瓜的重量m；

步骤二、敲击待测西瓜表面，采用MEMS加速度传感器检测待测西瓜的振动量，并将所述振动量进行A/D转换；

步骤三、采用处理器对步骤二获得的经A/D转换之后的振动量进行快速傅里叶变换，获得待测西瓜的振动频率f；

步骤四、采用处理器对步骤一获得的待测西瓜的重量m和步骤三获得的振动频率f通过公式：

E∞f²m^2/3

获得待测西瓜的弹性模量E，所述弹性模量E即为待测西瓜的成熟度，实现待测西瓜的成熟度检测。

采用显示器显示待测西瓜的成熟度检测结果。

有益效果：本发明无需破坏西瓜物理结构，即可检测出西瓜的成熟度，检测准确度高。

附图说明

图1是本发明中西瓜检测仪的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，西瓜成熟度无损检测仪，它包括托盘1、重量传感器2、MEMS加速度传感器3、A/D转换器4和处理器5，托盘1为待测西瓜的放置区，重量传感器2用于检测待测西瓜的重量，MEMS加速度传感器3用于检测待测西瓜的振动量，MEMS加速度传感器3的模拟量信号输出端与A/D转换器4的模拟量信号输入端连接，A/D转换器4的数字量信号输出端与处理器5的数字信号输入端连接。

原理：西瓜模型可以假设为以下2种情况，对于不成熟瓜的极限情况(白瓤瓜)，可简单地看成是一个理想的实心球；而成熟的西瓜，当其受到冲击振动时，则可看作是一个由弹性元件和阻尼元件组成的***，即把瓜瓤当作阻尼，把整个西瓜看作是一个内部为阻尼的弹性体。按照弹性体振动理论：由冲击造成的振动响应的频率是弹性体的固有频率。球体的固有频率与其材料的密度、几何尺寸和弹性模量等因素有关。其关系可由球体振动的微分方程解出。

由此方程可得到西瓜弹性模量E与固有频率f的关系为：

E∞f²m^2/3

所以，对于质量m的西瓜，通过检测它的固有频率f，利用上式，即可获得弹性模量E，并显示弹性模量E的值，由于弹性模量E的值越小，西瓜的成熟度越高，从而实现西瓜成熟度的无损检测。

它还包括弹性检测带，弹性检测带的两端固定在托盘1的边缘，MEMS加速度传感器3固定在弹性检测带上，在检测中，将弹性检测带套在待测西瓜上，采用固定在弹性检测带上的MEMS加速度传感器3对待测西瓜的振动量进行测量。

具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的西瓜成熟度无损检测仪的区别在于，它还包括显示器6，显示器6的显示信号输入端与处理器5的显示信号输出端连接。

本实施方式中，采用显示器6对显示检测过程中的振动频率、西瓜质量和振动波形，并将西瓜成熟度结果进行显示。

具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式二所述的西瓜成熟度无损检测仪的区别在于，显示器6为液晶显示器。

具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式一、二或三所述的西瓜成熟度无损检测仪的区别在于，它还包括键盘7，键盘7的键盘信号输出端与处理器5的键盘信号输入端连接。

本实施方式，可以通过键盘7直接输入待测西瓜的具体参数，进而获得待测西瓜的成熟度。

具体实施方式五、基于具体实施方式一的西瓜成熟度无损检测方法，它由以下步骤实现：

步骤一、将待测西瓜放置于托盘1上，采用重量传感器2检测托盘1受到的压力，获得待测西瓜的重量m；

步骤二、敲击待测西瓜表面，采用MEMS加速度传感器3检测待测西瓜的振动量，并将所述振动量进行A/D转换；

步骤三、采用处理器5对步骤二获得的经A/D转换之后的振动量进行快速傅里叶变换，获得待测西瓜的振动频率f；

步骤四、采用处理器5对步骤一获得的待测西瓜的重量m和步骤三获得的振动频率f通过公式：

E∞f²m^2/3

获得待测西瓜的弹性模量E，所述弹性模量E即为待测西瓜的成熟度，实现待测西瓜的成熟度检测。

原理：西瓜的组织结构主要是瓜皮和瓜瓤，大量的实验数据表明，在成长初期的西瓜，其瓜皮和瓜瓤的物理参数相差不大，如密度、杨氏模量、硬度等；而成熟的西瓜，其瓜皮和瓜瓤有明显的区别，其各项物理参数的差别亦较大，瓜皮的硬度和弹性模量逐渐增加，但内部瓜瓤组织细胞间结合力随成熟度而变小，因此瓜瓤变松、脆，瓜瓤的弹性模量随成熟而变小。而西瓜的弹性模量与其固有频率之间具有较高的相关性，相关系数高达0.90，西瓜的成熟度可以由其弹性模量来表征，即当弹性模量E的值越小，西瓜的成熟度越高，从而实现西瓜成熟度的无损检测。

具体实施方式六、本具体实施方式与具体实施方式五所述的西瓜成熟度无损检测方法的区别在于，采用显示器6显示待测西瓜的成熟度检测结果。

Claims (6)

1.西瓜成熟度无损检测仪，其特征是：它包括托盘(1)、重量传感器(2)、MEMS加速度传感器(3)、A/D转换器(4)和处理器(5)，托盘(1)为待测西瓜的放置区，重量传感器(2)用于检测待测西瓜的重量，MEMS加速度传感器(3)用于检测待测西瓜的振动量，MEMS加速度传感器(3)的模拟量信号输出端与A/D转换器(4)的模拟量信号输入端连接，A/D转换器(4)的数字量信号输出端与处理器(5)的数字信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的西瓜成熟度无损检测仪，其特征在于它还包括显示器(6)，显示器(6)的显示信号输入端与处理器(5)的显示信号输出端连接。

3.根据权利要求所述2的西瓜成熟度无损检测仪，其特征在于显示器(6)为液晶显示器。

4.根据权利要求1、2或3所述的西瓜成熟度无损检测仪，其特征在于它还包括键盘(7)，键盘(7)的键盘信号输出端与处理器(5)的键盘信号输入端连接。

5.基于权利要求1的西瓜成熟度无损检测方法，其特征是：它由以下步骤实现：

步骤一、将待测西瓜放置于托盘(1)上，采用重量传感器(2)检测托盘(1)受到的压力，获得待测西瓜的重量m；

步骤二、敲击待测西瓜表面，采用MEMS加速度传感器(3)检测待测西瓜的振动量，并将所述振动量进行A/D转换；

步骤三、采用处理器(5)对步骤二获得的经A/D转换之后的振动量进行快速傅里叶变换，获得待测西瓜的振动频率f；

步骤四、采用处理器(5)对步骤一获得的待测西瓜的重量m和步骤三获得的振动频率f通过公式：

E∞f²m^2/3

获得待测西瓜的弹性模量E，所述弹性模量E即为待测西瓜的成熟度，实现待测西瓜的成熟度检测。

6.根据权利要求5所述的西瓜成熟度无损检测方法，其特征在于采用显示器(6)显示待测西瓜的成熟度检测结果。

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