基于光声技术的水果糖度检测计的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水果糖度无损检测技术领域，具体为一种基于光声技术的水果糖度检测计。
【背景技术】
[0002]随着生活水平的提高以及水果产业化的需要，人们对于水果的内部品质如糖度、酸度、口感、缺陷等指标越来越重视。目前对于水果内部品质的检测，通常以破坏性采样检测为主，从水果中提取汁液，采用光学或化学方法进行糖度的测定。这种方法测量的结果比较准确，但是操作繁琐，分析时间长，检测成本高，只能对少量水果进行抽样分析。
[0003]目前采用无损检测手段检测水果的内部品质的装置还不成熟，商业化应用也较少。日本开发了一种基于反射式近红外分析法的非破坏性水果糖度计(AMAMIR TD-2000C),其糖度的检测范围为5?30Brix% (糖度)，检测时间约为3秒。另外，德国、新西兰、以色列等国家也基于红外光谱分析技术研制了对水果内部品质进行无损检测的设备。总的来讲，目前的非破坏性水果糖度计主要是基于近红外反射或透射光谱分析法的技术，反射或透射的近红外光在水果中的传输距离很短，导致传感器采集到的信号非常微弱，检测的准确度不高，影响了产品的实用性。
【实用新型内容】
[0004]因此，为了克服现有技术存在的不足，本实用新型提供一种基于光声技术的水果糖度检测计。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型基于光声技术的水果糖度检测计包括放置有水果的样品台，还包括用于采集水果光声信号的一体化传感器、信号放大电路、信号滤波电路、信号处理器、激光发生器以及显示屏，所述一体化传感器的信号采集端压在水果的待测面上，所述激光发生器的脉冲激光发射端与一体化传感器相连，所述激光发生器的触发信号输出端与信号处理器的信号输入端相连，所述一体化传感器的信号输出端与信号放大电路的信号输入端相连，所述信号放大电路的信号输出端与信号滤波电路的信号输入端相连，所述信号滤波电路的信号输出端与信号处理器的信号输入端相连，所述信号处理器的信号输出端与显示屏相连。
[0006]本实用新型的有益效果如下:1、非破坏性。本实用新型采用的是非破坏性技术检测水果的糖度，不需要提取水果的汁液，操作方便快捷。
[0007]2.测量准确。对多元环形阵列传感器采用计算相控聚焦技术，得到水果轴向多个深度的糖度值，提高了测量的准确性。
[0008]3.测量范围大，实用性强。光声信号在水果中有比红外光更远的传输距离，因此，本实用新型可以测量厚皮水果，这是基于传统红外光谱技术的糖度计难以达到的。
[0009]结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
【附图说明】
[0010]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细说明，其中:
[0011]图1为本实用新型的结构示意图；
[0012]图2为本实用新型一体化传感器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图及本实用新型的【具体实施方式】对本实用新型基于光声技术的水果糖度检测计作以下说明。
[0014]实施例:一种基于光声技术的水果糖度检测计，包括放置有水果2的样品台1，还包括用于采集水果光声信号的一体化传感器3、信号放大电路4、信号滤波电路5、信号处理器6、激光发生器8以及显示屏7，所述一体化传感器3的信号采集端压在水果2的待测面上，所述激光发生器8的脉冲激光发射端与一体化传感器3相连，所述激光发生器8的触发信号输出端与信号处理器6的信号输入端相连，所述一体化传感器3的信号输出端与信号放大电路4的信号输入端相连，所述信号放大电路4的信号输出端与信号滤波电路5的信号输入端相连，所述信号滤波电路5的信号输出端与信号处理器6的信号输入端相连，所述信号处理器6的信号输处端与显示屏7相连。所述一体化传感器3包括光纤301、聚焦透镜302、透光保护膜303和环形阵列超声传感器304，所述光纤301的一端与激光发生器8的脉冲激光发射端相连，所述光纤301的另一端与聚焦透镜302相连，所述透光保护膜303安装在聚焦透镜302的前方，保护聚焦透镜302免受污染，所述环形阵列超声传感器304分布在透光保护膜303周向，光纤301、聚焦透镜302、透光保护膜303和环形阵列超声传感器304为同轴结构，外层有不锈钢外壳305封装。
[0015]测量时，如图1所示，将水果2放置在样品台I上，尽量以圆滑光洁的表面向上作为测量面，将包含光纤301、聚焦透镜302、透光保护膜303和环形阵列超声传感器304的一体化传感器3，自上而下以适当的压力紧贴于水果2的待测面，激光发生器8发射脉冲激光，同时把一个触发信号输出到信号处理器6中，脉冲激光经过聚焦透镜302的聚焦后，在水果2内部激发出光声信号，光声信号被环形阵列超声传感器304检测后输入信号放大电路4放大，再经过信号滤波电路5的滤波后进入信号处理器6，信号处理器6根据预设的糖度预测回归模型(式I)，计算出水果2的糖度值，然后将糖度结果输出在显示屏7显示。
[0016]C= α 0+ α ( λ:) + α 2P ( λ 2) + α 3P ( λ 3)(I)
[0017]式中C表示水果的糖度，P(A1)为波长为940nm处的光声信号幅值，Ρ(λ2)为波长为1430nm处的光声信号幅值，Ρ(λ3)为波长为1890nm处的光声信号幅值，α。，a ^ α 2，α 3为回归系数，是通过对大量水果样品测试后利用多元线性回归方法求得的，不同的水果，回归系数也不一样。例如，苹果的糖度预测回归模型为式2
[0018]C = 10.306-2.513Ρ (940) +0.286Ρ (1430) +2.745Ρ (1890)(2)
[0019]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于光声技术的水果糖度检测计，包括放置有水果(2)的样品台(I)，其特征在于:还包括用于采集水果光声信号的一体化传感器(3)、信号放大电路(4)、信号滤波电路(5)、信号处理器￠)、激光发生器(8)以及显示屏(7)，所述一体化传感器(3)的信号采集端压在水果(2)的待测面上，所述激光发生器(8)的脉冲激光发射端与一体化传感器(3)相连，所述激光发生器(8)的触发信号输出端与信号处理器(6)的信号输入端相连，所述一体化传感器(3)的信号输出端与信号放大电路(4)的信号输入端相连，所述信号放大电路(4)的信号输出端与信号滤波电路(5)的信号输入端相连，所述信号滤波电路(5)的信号输出端与信号处理器(6)的信号输入端相连，所述信号处理器(6)的信号输出端与显示屏(7)相连。
2.根据权利要求1所述的基于光声技术的水果糖度检测计，其特征在于所述一体化传感器(3)包括光纤(301)、聚焦透镜(302)、透光保护膜(303)和环形阵列超声传感器(304)，所述光纤(301)的一端与激光发生器(8)的脉冲激光发射端相连，所述光纤(301)的另一端与聚焦透镜(302)相连，所述透光保护膜(303)安装在聚焦透镜(302)的前方，所述环形阵列超声传感器(304)分布在透光保护膜(303)周向，所述一体化传感器(3)外侧设置有传感器外壳(305)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于光声技术的水果糖度检测计，包括放置有水果的样品台，还包括用于采集水果光声信号的一体化传感器、信号放大电路、信号滤波电路、信号处理器、激光发生器以及显示屏等。本实用新型的有益效果如下：1、非破坏性。2.测量准确。3.测量范围大，实用性强。
【IPC分类】G01N21-17
【公开号】CN204439525
【申请号】CN201520043023
【发明人】黄振, 刘国栋, 曾吕明, 任重
【申请人】江西科技师范大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年1月22日