一种哈密瓜成熟度声学无损检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种哈密瓜成熟度声学无损检测装置。

背景技术：

哈密瓜是新疆的特色瓜果和国家地理标志产品，近年来哈密瓜的种植面积快速增加，2002-2009年种植面积从2.60万hm²增长到8.67万hm²。然而，市场上哈密瓜品质良莠不一，降低了整体价格。其原因有：（1）内地大量引种的哈密瓜品质低，但却打着新疆“哈密瓜”的牌子，影响新疆精品哈密瓜的声誉；（2）新疆瓜农为了抢占早市，或者在五、六成熟时采摘，或者使用“乙烯利”等催熟，使品质差的哈密瓜流入市场，以次充好；（3）由于园艺管理水平高低不同，同一瓜园品质哈密瓜品质也有较大差异。传统哈密瓜成熟度的识别主要靠看（网纹及颜色）、闻（香味）、按（软硬），但易疲劳且检测结果受主观影响大；水果硬度计和糖度计可用来检测哈密瓜成熟度，但属于破坏性检测。因此，如何实现哈密瓜成熟度的无损检测，是哈密瓜产业迫切需要解决的问题，对实现哈密瓜分级以提高商品率具有重要意义。

目前国内外有关瓜果成熟度无损检测方法主要有可见/近红外光谱法、高光谱法、振动法、激光多普勒测振法、声学法等技术。可见/近红外光谱法是无损检测技术研究热点之一，对于皮厚、体积大的瓜果，其内部糖度分布差异较大，该检测法的光源投射性能有限，需要较强的光源功率；高光谱法是光谱和图像融合的新技术，也可用于瓜果成熟度的检测，但需海量数据处理，检测设备昂贵；振动法也可用于瓜果的成熟度检测，感测信号的加速度传感器必须贴在试样上，不仅固连困难，而且会因其附加质量而影响瓜果的自由振动，检测误差大；激光多普勒测振法（LDV）可以通过振动信号检测瓜果的成熟度，尽管该方法测量精度高，但正弦信号扫描时间长，检测慢且设备过于昂贵；近年来，声学法检测技术日趋成熟，对瓜果成熟度检测稳定性和精度都不断提高，其检测设备也较低廉，具有较好的技术应用开发优势。

技术实现要素：

本实用新型的目的是一种哈密瓜成熟度声学无损检测装置，它结构简单，操作简便，检测精度高。有效减少市场上哈密瓜品质参差不齐，质优价低的现象，解决了目前市场上哈密瓜成熟度检测仪器破坏性检测，价格昂贵的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型其特点在于：由工作台、声音激励部件、哈密瓜支撑座、声音信号感测部件和信号处理器五部分构成，所述的声音激励部件、哈密瓜支撑座和声音信号感测部件均设在工作台上；所述的工作台上带有一个托盘滑块槽和两个连接块槽；所述的声音激励部件由弹簧激励锤、弹簧激励锤支撑座、弹簧激励锤台架、摆动夹持体、缓冲垫、摆动夹持体摆动角度调节弹簧、连接轴、连接块构成；所述的哈密瓜支撑座由漏斗式托盘和托盘滑块构成；所述的声音信号感测部件由固定夹持体、缓冲垫、电容式传声器、电容式传声器固定筒构成；所述的电容式传声器设于电容式传声器固定筒内；所述的电容式传声器定距筒安装在所述的固定夹持体内，所述的信号处理器与所述的电容式传声器连接，所述的电容式传声器采集声音信号经过信号处理器进行信号放大和抗凝滤波处理获得时域和频域信号；所述的摆动夹持体和固定夹持体相对设置在工作台上。

上述连接块设有两块，所述的摆动夹持体摆动角度调节弹簧设有两个，所述的连接块上带有轴孔，所述的摆动夹持体上带有轴孔，所述的连接块固定在所述的连接块槽内，所述的摆动夹持体通过连接轴和连接块安装在工作台上，使所述的摆动夹持体可在工作台上绕所述的连接轴摆动，所述的摆动夹持体摆动角度调节弹簧设在连接块内 ，并与连接块上的轴孔同圆心，摆动夹持体摆动角度调节弹簧一端扭臂固定在所述的摆动夹持体内，对应端扭臂固定在所述的连接块内，使哈密瓜放置于哈密瓜支撑座后摆动夹持体能迅速夹持住哈密瓜。

上述的弹簧激励锤台架上带有调距槽，所述的弹簧激励锤支撑座带有调距片，所述的调距槽与调距片相配合，使所述的弹簧激励锤支撑座在所述的弹簧激励锤台架上带动所述的弹簧激励锤移动，并起到调节所述的弹簧激励锤头与哈密瓜之间距离一致的作用，使得弹簧激励锤激励力的大小恒定。

上述缓冲垫设有四块，所述的摆动夹持体上部相对应设置两块缓冲垫，所述的固定夹持体上部相对应设置两块缓冲垫，所述的摆动夹持体的缓冲垫分别与所述的固定夹持体的缓冲垫相对应形成夹持弧，夹持哈密瓜两侧，带动所述的托盘滑块在所述的托盘滑块槽内滑动，摆正哈密瓜的位置，使所述的电容式传声器更为准确、清晰的采集哈密瓜赤道部的声信号。

上述固定夹持体上带有聚音槽，减少了噪音对声音信号的干扰。

由于激励不同成熟度哈密瓜所产生的声音信号在哈密瓜内部的响应频率和传播速度会有差异，因此弹簧激励锤激励哈密瓜，电容式传感器检测激励声信号的时域和频域信号，通过获得的时域信号和频域信号计算声音在哈密瓜内部的响应频率和传播速度并与哈密瓜的成熟度建立关系来实现哈密瓜成熟度的无损检测。

与现有技术相比，本实用新型能较便携、准确、快速无损的检测哈密瓜成熟度，其结构中哈密瓜支撑座和四块缓冲垫，夹持哈密瓜，可以保证哈密瓜自由振动，本实用新型结构中弹簧激励锤选用万能型弹簧激励锤力度可控，可调整到对哈密瓜不产生内部损伤的力度，实现无损检测；其结构中的电容式传声器与哈密瓜非接触，可精确地检测声信号，可以避免以往感测信号的加速度传感器必须贴在试样上，不仅固连困难，而且会因其接触面积的大小而影响接收信号，检测误差大；本实用新型机构中的摆动活动夹持体可以快速摆动加持住哈密瓜提高工作效率；采用本实用新型可以便携、准确、快速无损地判断哈密瓜成熟度，有效减少市场上哈密瓜品质参差不齐，质优价低的现象，解决了目前市场上哈密瓜成熟度检测仪器破坏性检测、价格昂贵的问题。

附图说明

图1为本实用新型结构的立体分解示意图；

图2为图1组合后的立体结构示意图；

图3为图1弹簧激励锤和电容式传声器检测哈密瓜状态的正面示意图；

图4为图1中固定夹持体上的聚音曹示意图。

图示中：1为工作台，2为弹簧激励锤台架，3为调距槽，4为调距片，5为弹簧激励锤支撑座，6为弹簧激励锤，7为摆动夹持体，8为缓冲垫，9为摆动夹持体摆动角度调节弹簧，10为连接块，11为漏斗式托盘，12为托盘滑块，13为固定夹持体，14为电容式传声器固定筒，15为电容式传声器，16为托盘滑块槽，17为连接轴，18为连接块槽，19为信号处理器，20为哈密瓜，21为聚音槽。

具体实施方式

实施例：参照附图1～3，由工作台1、声音激励部件、哈密瓜支撑座、声音信号感测部件和信号处理器五部分构成，声音激励部件和声音信号感测部件相对设置在工作台1上，哈密瓜支撑座设置在声音激励部件和声音感测部件之间；所述的工作台1上带有一个托盘滑块槽16和两个连接块槽18。

（1）所述的声音激励部件由弹簧激励锤6、弹簧激励锤支撑座5、弹簧激励锤台架2、摆动夹持体7、缓冲垫8、摆动夹持体摆动角度调节弹簧9、连接轴17、连接块10构成；所述的弹簧激励锤6设在所述的弹簧激励锤支撑座5上，所述的弹簧激励锤支撑座5设在所述的弹簧弹簧激励锤台架2上，所述的弹簧激励锤台架2上带有调距槽3，所述的弹簧激励锤支撑座5带有调距片4，所述的调距槽3与调距片4相配合，使所述的弹簧激励锤支撑座5在所述的弹簧激励锤台架2上带动所述的弹簧激励锤6移动，起到调节所述的弹簧激励锤6与哈密瓜20之间距离一致的作用，使得所述的弹簧激励锤激励力的大小恒定；所述的连接块10设有两块，所述的摆动夹持体摆动角度调节弹簧9设有两个，所述的连接块10上带有轴孔，所述的摆动夹持体7上带有轴孔，所述的连接块10固定在所述的连接块槽18内，所述的摆动夹持体7通过连接轴17和连接块10安装在工作台1上，使所述的摆动夹持体7可在工作台1上绕所述的连接轴17摆动，所述的摆动夹持体摆动角度调节弹簧9设在所述的连接块10内 ，并与所述的连接块10上的轴孔同圆心，所述的摆动夹持体摆动角度调节弹簧9一端扭臂固定在所述的摆动夹持体7内，对应端扭臂固定在所述的连接块10内，使所述的哈密瓜20放置于所述的哈密瓜支撑座后所述的摆动夹持体7能迅速夹持住哈密瓜20。

（2）所述的摆动夹持体7和固定夹持体13相对设置在所述的工作台1上，所述的哈密瓜支撑座设在所述的摆动夹持体7和固定夹持体13之间由所述的漏斗式托盘11和所述的托盘滑块12构成。所述的缓冲垫8设有四块，所述的摆动夹持体7上部相对应设置两块缓冲垫8，所述的固定夹持体13上部相对应设置两块缓冲垫8，所述的摆动夹持体7上的缓冲垫8分别与固定夹持体13上的缓冲垫8相对应形成夹持弧，夹持哈密瓜20两侧，带动所述的托盘滑块12在所述的托盘滑块槽16内滑动，摆正哈密瓜20的位置，使所述的电容式传声器15更为准确、清晰的采集哈密瓜20赤道部的声信号。

（3）所述的声音信号感测部件由固定夹持体13、缓冲垫8、电容式传声器15、电容式传声器固定筒14构成；所述的电容式传声器15设于电容式传声器固定筒14内；所述的电容式传声器定距筒14安装在固定夹持体13内，所述的信号处理器19与电容式传声器15连接，电容式传声器15采集声音信号经过信号处理器19进行信号放大和抗凝滤波处理获得时域和频域信号，通过获得的时域信号和频域信号计算激励声音在哈密瓜20内部的响应频率和传播速度并与哈密瓜20的成熟度建立关系来实现哈密瓜成熟度的无损检测。

参照附图4，所述的固定夹持体上带有聚音槽21，减少了噪音对声音信号的干扰。