一种手握式西瓜测熟仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种手握式西瓜测熟仪，包括壳体、加速度计、振动传感器、电荷放大器、显示器、MCU和键盘；加速度计设于壳体一端表面；振动传感器、电荷放大器和MCU均设于壳体内；键盘和显示器设于壳体表面；加速度计依次通过振动传感器和电荷放大器与MCU相连；键盘和显示器分别与MCU相连。本实用新型手握式西瓜测熟仪利用加速度计检测西瓜的弹性模量，从而推断西瓜的成熟度，无需破坏西瓜的完整性。
【专利说明】一种手握式西瓜测熟仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种西瓜测熟装置，具体涉及一种手握式西瓜测熟仪。
【背景技术】
[0002]西瓜是深受人们喜爱的消暑水果，在判断西瓜成熟度方面，人们已经积累了丰富的经验，如看纹路、闻气味、听声音的“外部形态观察法”，计算西瓜生长期等。但这些方法多依赖于个人经验等主观因素且为定性分析，缺乏定量标准，消费者难以掌握。
[0003]通过检测果汁含糖量可以客观描述西瓜成熟度，但这种方法需将西瓜切开，是损坏性的，无法做到大样本、快速检测,且成本昂贵。
[0004]综上所述，研发能科学、快速、无损地检验西瓜成熟度的仪器对于有效降低交易成本、促进消费具有十分重要的社会意义和可观的经济效益。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能快速、无损地检测西瓜成熟度的仪器。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型提供了一种手握式西瓜测熟仪，包括壳体、加速度计、振动传感器、电荷放大器、显示器、MCU (单片微型计算机)和键盘；加速度计设于壳体一端表面；振动传感器、电荷放大器和MCU均设于壳体内；键盘和显不器设于壳体表面；加速度计依次通过振动传感器和电荷放大器与MCU相连；键盘和显示器分别与MCU相连。
[0007]本实用新型手握式西瓜测熟仪还包括检测按钮；检测按钮与MCU相连。
[0008]其中，壳体中间设有手握凹槽。壳体呈圆柱体笔状；加速度计设于壳体的头部笔尖处，检测表面为平面；键盘设于壳体的尾部。
[0009]壳体表面设有翻盖式保护壳；键盘设于翻盖式保护壳内。
[0010]加速度计上设有PVDF高分子压电薄膜传感器。
[0011]本实用新型相比现有技术具有以下优点:本实用新型手握式西瓜测熟仪利用加速度计检测西瓜的弹性模量，从而推断西瓜的成熟度，无需破坏西瓜的完整性。本实用新型手握式西瓜测熟仪体积小，携带方便，结构简单，操作容易，对西瓜的成熟度测量精确度和灵敏度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型手握式西瓜测熟仪的结构示意图；
[0013]图2为本实用新型手握式西瓜测熟仪的内部控制图。
[0014]图中，1-壳体，2-加速度计，3-检测按钮，4-显示器，5-键盘，6_翻盖式保护壳，7-手握凹槽。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型手握式西瓜测熟仪进行详细说明。
[0016]如图1、图2所示，本实用新型一种手握式西瓜测熟仪，它包括壳体1、加速度计2 (上有PVDF高分子压电薄膜传感器)、检测按钮3、显示器4、键盘5、翻盖式保护壳6、手握凹槽7、振动传感器、电荷放大器和MCU。其中，加速度计采用无机硅胶制成，振动传感器采用电阻应变式振动传感器，电荷放大器采用BBF2 -WS- 2401电荷放大器，MCU采用STM32F103系列。其中，PVDF高分子压电薄膜传感器至于加速度计2上，并与振动传感器相连接，振动传感器的另一端接电荷放大器的输入端，电荷放大器的输出端与单片微型计算机(MCU)的信号转换输入端连接，单片微型计算机(MCU)的另一输入端与键盘连接，输出端连接显示器。加速度计2用于给被敲击后的西瓜提供反向加速度，其上的PVDF高分子压电薄膜传感器用于捕获西瓜的振动量。检测按钮3用于控制单片微型计算机(MCU)存储、计算等各功能部分的开关。显示器4用于显示西瓜的成熟度，输出方式为“成熟度:b”(b为
O- 10之间的整数或小数)。键盘5用于输入待测西瓜的质量(单位为kg)，该质量可通过称量计测量或其他方式获得。翻盖式保护壳6用于保护键盘免于水溃、灰尘等的污染，设计为翻盖式结构，可根据需要随意开启。手握凹槽7用于控制使用仪器时的手握位置，体现优良的人机关系。
[0017]本实用新型实施的原理在于:
[0018]西瓜内部分为瓜皮和瓜瓤。从力学角度，瓜瓤各部位性能相差较大，因此瓜瓤又可分为3层，第一层为接近瓜皮部分，第二层为中间层，第三层为中心部分。西瓜在成熟过程中，内部瓜瓤组织的细胞间结合力变小，因此瓜瓤变松、脆，瓜瓤的弹性模量随成熟而变小。
[0019]若将西瓜简化为多层次球状弹性体，当其受到瞬态冲击时，球体将产生振动响应。按照弹性体振动理论，由冲击造成的振动响应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，得到弹性模量E与固有频率f之间的关系:E - f2m2/3。因此f2m2/3可用来作为估计西瓜弹性模量的指标，用a表示。
[0020]故，a可用来估计西瓜的成熟度，a的值越小，西瓜的成熟度越高。若用b来表示西瓜成熟度，则a与b呈线性相关关系，通过实验，可得其线性相关方程，其系数作为出厂设置参数，在本测熟仪中预先设定，内部运算器运算时便可根据a的值计算出成熟度b。
[0021]成熟度不同的西瓜，各种糖类的含量不同，最初葡萄糖含量较高，以后葡萄糖含量相对降低，果糖含量逐渐增加，至西瓜完全成熟时，果糖含量最高，蔗糖含量最低。但是西瓜十分成熟之后，葡萄糖和果糖的含量又会相继减少，而蔗糖的含量则显著增加。在三种糖中，甜度最大的为果糖，最低的为葡萄糖，因此不熟的西瓜固然不甜，过熟的西瓜甜度也会降低，所以选购西瓜时，测试指数太低或太高都不好，应选择成熟度b在7-9之间的西瓜为且。
[0022]使用本测熟仪时，先用电子称或其他质量测量仪器测出西瓜的质量m(kg)，打开翻盖式保护壳6，通过键盘5输入m，然后按下检测按钮3，显示器4开启，进入准备状态。在待测西瓜表面与瓜蒂垂直方向最大直径处任选一点，作为测试点，将西瓜测熟仪“笔尖”处的加速度计2前端轻轻与该点接触，注意保持持仪器的手为稳定状态。在与测试点同一截面相对一侧的西瓜表面，轻轻敲击待测西瓜，西瓜的振动被与测试点相接触的加速度计2上的PVDF高分子压电薄膜传感器捕获，并通过振动传感器传给电荷放大器。电荷放大器通过电荷放大电路将电荷信号转化为电压信号，并进行信号放大，传递给单片微型计算机(MCU)0单片微型计算机(MCU)对收到的振动信号进行存储、快速傅里叶变换运算(FFT运算)等一系列处理，得到待测西瓜的频率响应函数。从实部和虚部曲线中，得到各阶固有频率和幅值，从而得出待测西瓜的一阶固有振动频率f (Hz)0单片微型计算机(MCU)的运算器计算出估计待测西瓜弹性模量的指标a=f2m2/3，并存储。根据弹性模量指标a与成熟程度之间的线性相关关系，计算出成熟度b，并在显示器4上显示“成熟度:b”。待显示器4上显示测试西瓜的成熟度时，进行读数，选择读数在7-9之间的西瓜。测试结束后，按下检测按钮3，显示屏4关闭，合上翻盖式保护壳6。
【权利要求】
1.一种手握式西瓜测熟仪，其特征在于:包括壳体、加速度计、振动传感器、电荷放大器、显示器、MCU和键盘；所述加速度计设于壳体一端表面；所述振动传感器、电荷放大器和MCU均设于壳体内；所述键盘和显示器设于壳体表面；所述加速度计依次通过振动传感器和电荷放大器与MCU相连；所述键盘和显示器分别与MCU相连。
2.根据权利要求1所述的手握式西瓜测熟仪，其特征在于:所述手握式西瓜测熟仪还包括检测按钮；所述检测按钮与MCU相连。
3.根据权利要求1或2所述的手握式西瓜测熟仪，其特征在于:所述壳体中间设有手握凹槽。
4.根据权利要求1或2所述的手握式西瓜测熟仪，其特征在于:所述壳体呈圆柱体笔状；所述加速度计设于壳体的头部笔尖处；所述键盘设于壳体的尾部。
5.根据权利要求1或2所述的手握式西瓜测熟仪，其特征在于:所述壳体表面设有翻盖式保护壳；所述键盘设于翻盖式保护壳内。
6.根据权利要求1或2所述的手握式西瓜测熟仪，其特征在于:所述加速度计上设有PVDF高分子压电薄膜传感器。
【文档编号】G01N29/12GK203929790SQ201420350218
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】石雅媛, 王云龙 申请人:南京信息工程大学