CN113008984A - 一种声纹检测水果成熟度分析仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种声纹检测水果成熟度分析仪器，包括MCU控制器、在线无损伤检测***、红外检测***以及声纹检测***，MCU控制器连接红外检测***；声纹检测***包括声反射模块、散射谱检测模块、透射谱特性分析模块、吸收特性检测模块、衰减系数检测模块、传播速度检测模块、声阻抗检测模块以及固有频率检测模块。本发明的一种声纹检测水果成熟度分析仪器通过设置声纹检测***，具备操作简单便捷，检测效率高，适用于要求大规模、高效率的场合；通过设置在线无损伤检测***以及红外检测***，使得本发明具备检测果蔬硬度、成熟度的相关性由(近)红外的R2＝0.4左右，提高到R2＝0.9左右，以及整合(近)红外技术后，实现了高精度在线无损动态检测。
Description
技术领域
本发明涉及园艺产品成熟度检测技术领域，尤其涉及一种声纹检测水果成熟度分析仪器。
背景技术
我国是世界第一大水果和蔬菜生产大国，但采后商品化处理相比国外技术落后，无损伤检测技术是“卡脖子”技术，缺乏可应用的装备。
随着我国社会经济的快速发展以及人民消费水平的迅速提高，消费者对果蔬需求量和品质都提出了更高的要求。据相关数据显示，发达国家损耗率普遍低于5％，甚至有些国家损耗率仅有1％-2％，然而我国果蔬采后损耗率高达30％，超过1000亿元/年。主要原因在于：
1)采收果蔬的成熟度(与糖、酸、干物质含量等指标相关)不一致，增加了入冷库果蔬的腐烂率；
2)出库果蔬的成熟度和硬度无法根据消费者需求进行商品化分选，导致品质差异大，消费者口碑差，糖酸度、硬度等相关品质通常采用有损伤技术检测，但操作繁琐，检测效率低，无法批量检测，不适用于现代产业发展。
因此利用无损伤检测技术，开展成熟度和硬度检测是将“果品”变“商品”的必备技术。
而目前世界级分选设备制造企业拥有自主知识产权的果蔬采后技术，如荷兰AWETA、新西兰COMPAC、法国MAF-RODA，都将其主要精力投入到在线无损伤分选技术研发，并出口到中国。相比而言，我国果蔬采后装备研究起步较晚。近年来，虽然(近)红外无损检测已在小部分水果(脐橙、红富士等)上实现了无损糖酸糖度检测，但是对于绝大多数果蔬的内质(尤其硬度、成熟度)检测准确率低下(R2<0.4)。声纹是另一类非接触式无损伤检测技术，是解决无损伤检测内质，特别是硬皮、厚皮果蔬等近红外技术无法检测的园艺产品的“卡脖子”技术，对提升我国园艺产业国际竞争力至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种声纹检测水果成熟度分析仪器，旨在解决现有技术中无损伤检测技术缺乏可应用的装备等问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种声纹检测水果成熟度分析仪器，包括MCU控制器、在线无损伤检测***、红外检测***以及声纹检测***，其中，
所述MCU控制器连接所述红外检测***，用于对待检测水果发射红外射线，以确定不同待检测水果的糖度、酸度以及干物质含量；
所述声纹检测***包括声反射模块、散射谱检测模块、透射谱特性分析模块、吸收特性检测模块、衰减系数检测模块、传播速度检测模块、声阻抗检测模块以及固有频率检测模块，所述MCU控制器连接声反射模块以用于对待检测水果进行声谱分析；所述MCU控制器分别连接散射谱检测模块、透射谱特性分析模块、吸收特性检测模块以及衰减系数检测模块，用于对待检测水果不同内在品质进行同一波段声谱的检测分析；所述MCU控制器分别连接传播速度检测模块、声阻抗检测模块以及固有频率检测模块，用于对所述同一波段声谱进行解析，以确定不同待测水果的成熟度和硬度；
所述MCU控制器连接所述在线无损伤检测***，用于对所述声纹检测***进行软件温漂补偿以及信号干扰噪声处理。
进一步地，所述在线无损伤检测***包括温度漂移补偿模块以及滤波处理模块，其中，所述温度漂移补偿模块连接MCU控制器，当所述分析仪器在实施检测时，环境温度的影响导致分析仪器温度漂移，温度漂移补偿模块执行对所述声纹检测***的软件温漂补偿指令；
所述滤波处理模块连接MCU控制器，当所述分析仪器在实施检测时，由于振动产生干扰信号，所述滤波处理模块执行测量信号中干扰噪声处理指令。
进一步地，所述红外检测***包括红外发射模块，所述红外发射模块连接所述MCU控制器。
进一步地，所述MCU控制器型号为ESX-3CM。
本发明的一种声纹检测水果成熟度分析仪器通过设置声纹检测***，具备操作简单便捷，检测效率高，适用于要求大规模、高效率的场合；通过设置在线无损伤检测***以及红外检测***，使得本发明具备检测果蔬硬度、成熟度的相关性由(近)红外的R2＝0.4左右，提高到R2＝0.9左右，以及整合(近)红外技术后，待检测果蔬的糖度、酸度、干物质含量稳定在R2＝0.95左右，实现了高精度在线无损动态检测。
附图说明
构成说明书一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同描述一起用于解释本发明的原理，参照附图，可以更加清楚地理解本发明：
图1是本发明一实施例中一种声纹检测水果成熟度分析仪器的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图1，本发明的一种声纹检测水果成熟度分析仪器，包括MCU控制器、在线无损伤检测***、红外检测***以及声纹检测***，其中，
MCU控制器连接红外检测***，用于对待检测水果发射红外射线，以确定不同待检测水果的糖度、酸度以及干物质含量；
声纹检测***包括声反射模块、散射谱检测模块、透射谱特性分析模块、吸收特性检测模块、衰减系数检测模块、传播速度检测模块、声阻抗检测模块以及固有频率检测模块，MCU控制器连接声反射模块以用于对待检测水果进行声谱分析；MCU控制器分别连接散射谱检测模块、透射谱特性分析模块、吸收特性检测模块以及衰减系数检测模块，用于对待检测水果不同内在品质进行同一波段声谱的检测分析；MCU控制器分别连接传播速度检测模块、声阻抗检测模块以及固有频率检测模块，用于对同一波段声谱进行解析，以确定不同待测水果的成熟度和硬度；
MCU控制器连接在线无损伤检测***，用于对声纹检测***进行软件温漂补偿以及信号干扰噪声处理。
作为本发明的一实施例，在线无损伤检测***包括温度漂移补偿模块以及滤波处理模块，其中，温度漂移补偿模块连接MCU控制器，当分析仪器在实施检测时，环境温度的影响导致分析仪器温度漂移，温度漂移补偿模块执行对声纹检测***的软件温漂补偿指令；
滤波处理模块连接MCU控制器，当分析仪器在实施检测时，由于振动产生干扰信号，滤波处理模块执行测量信号中干扰噪声处理指令。
作为本发明的一实施例，红外检测***包括红外发射模块，红外发射模块连接MCU控制器。
作为本发明的一实施例，MCU控制器型号为ESX-3CM。
在本发明的一实施例中，本发明在作业时，采用园艺产品在在声波作用下的声反射、散射谱、透射谱特性、吸收特性、衰减系数、传播速度及其本身的声阻抗与固有频率等特征联合分析果蔬的内在品质检测，通过野值点分析去除异常点，通过识别不同内部品质对同一波段声谱的影响，解析声波与水果相互作用的变化规律，确定不同果蔬成熟度和硬度的声纹谱模型；与此同时，采用果蔬声纹和近红外技术，实现果蔬硬度、成熟度、糖度、酸度、干物质含量的精确无损伤预测，相比于传统的基于可见光的相机分选装置通常仅能处理果蔬的表面信息，本发明采用近红外反射和透射光谱特征联合分析果蔬的内在品质检测，通过识别不同内部品质对同一波段光谱的影响，确定不同果蔬糖度、酸度、干物质含量的红外光谱模型，此外，由于在线无损伤检测***作业时是一个动态过程，其技术实现难度要远远大于静态检测，通过温度漂移补偿模块以及滤波处理模块对现场实时采集硬件***所处环境的温度进行软件温漂补偿，采用滤波方法对测量信号中干扰噪声处理，实现高精度在线无损检测。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种声纹检测水果成熟度分析仪器，包括MCU控制器、在线无损伤检测***、红外检测***以及声纹检测***，其中，
所述MCU控制器连接所述红外检测***，用于对待检测水果发射红外射线，以确定不同待检测水果的糖度、酸度以及干物质含量；
所述声纹检测***包括声反射模块、散射谱检测模块、透射谱特性分析模块、吸收特性检测模块、衰减系数检测模块、传播速度检测模块、声阻抗检测模块以及固有频率检测模块，所述MCU控制器连接声反射模块以用于对待检测水果进行声谱分析；所述MCU控制器分别连接散射谱检测模块、透射谱特性分析模块、吸收特性检测模块以及衰减系数检测模块，用于对待检测水果不同内在品质进行同一波段声谱的检测分析；所述MCU控制器分别连接传播速度检测模块、声阻抗检测模块以及固有频率检测模块，用于对所述同一波段声谱进行解析，以确定不同待测水果的成熟度和硬度；
所述MCU控制器连接所述在线无损伤检测***，用于对所述声纹检测***进行软件温漂补偿以及信号干扰噪声处理。
2.根据权利要求1所述的一种声纹检测水果成熟度分析仪器，其特征在于：所述在线无损伤检测***包括温度漂移补偿模块以及滤波处理模块，其中，所述温度漂移补偿模块连接MCU控制器，当所述分析仪器在实施检测时，环境温度的影响导致分析仪器温度漂移，温度漂移补偿模块执行对所述声纹检测***的软件温漂补偿指令；
所述滤波处理模块连接MCU控制器，当所述分析仪器在实施检测时，由于振动产生干扰信号，所述滤波处理模块执行测量信号中干扰噪声处理指令。
3.根据权利要求1所述的一种声纹检测水果成熟度分析仪器，其特征在于：所述红外检测***包括红外发射模块，所述红外发射模块连接所述MCU控制器。
4.根据权利要求1所述的一种声纹检测水果成熟度分析仪器，其特征在于：所述MCU控制器型号为ESX-3CM。
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