1.本产品涉及农产品可溶性固体物含量检测、果品甜度检测、光电传感器检测技术领域，涉及一种基于光电检测分析原理的富士苹果的内部品质检测方法。特别是红富士苹果的糖度检测方法。
背景技术：
2.我国的苹果种植业尤为发达，陕西省洛川县、山东省烟台市等地区种植的富士苹果个头硕大、果实饱满、口感甜脆，为拉动我国苹果产业发挥出主力军的作用。我国其他各地也均有本地种植的富士苹果，使得我国年收获量位列世界第一。然而，我国苹果产业依旧存在产出大质量良莠不齐的现象。
3.苹果的商业竞争已由单一的价格竞争上升到价格、质量、品质与安全的综合竞争。尤其是品质与安全方面，是当下消费者最为关心的问题，这关系到一类苹果的市场前景与果品种植业的行业动向。分辨一个苹果的品质优劣常分为外部品质评价与内部品质评价方法。外部品质评价常通过对苹果外观的对称性、完整性、饱和度、表皮褶皱度以及是否有溃烂及虫蛀部分等评价方式。而内部苹果的品质评价方法常常取决于可溶性固体物含量(糖度，英文名为brixs％)大小来评价。不同种类的苹果有不同的含量标准指标，然而在可溶性固体物含量达标的前提下，通常苹果的糖度值越大，其品质越佳。对于果农而言，选择糖度相对指标较大的苹果去出售往往能获取更大的经济收益，对带动农户生产积极性、提高区域苹果种植业发展，拉动我国农业农村现代化建设有着大的裨益。此外，选择合理糖度范围内的苹果，使糖尿病患者也能像正常人一样食用苹果，有助于提高糖尿病患者的生存质量与治疗积极性。基于商业与可持续发展的要求使得对苹果内部品质的测量需要采用无损伤的检测办法。因此，研究一种实时、迅捷、非破坏性的苹果糖度测量方法是十分必要的。
4.光电检测技术是利用光电传感器为检测主体，辅以处理通路进行光谱信号的电信号转换。基本原理是以量子光电效应为基础，把待测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光感、光敏等光电元件进一步将非电信号转换成电信号，利用数字信号处理(dsp)技术整合成可视化的物理现象，再输入计算系统进行迭代运算实现信号的调制与解调，从而使工程师获取信息。光电检测方法具有测量精度高、响应迅捷、信号失真小等优点，并且由于光电传感器一般外形较小，结构简单，可嵌入在各种仪器仪表中。因此，光电传感技术是过程控制和产品检测行业应用十分广泛的方法。
5.近红外光谱检测技术是分析化学领域发展产生的高新技术，是利用波长为700～ 1100nm的电磁波谱来分析样品的结构和组成等信息，从而实现样品的无损检测。具有操作简单、检测迅速等优点，该技术在果蔬内部品质检测中有许多优势，已知碳氢化合物(糖、水、维生素等)在近红外波段有不同的吸收峰，基于这一理论基础可以建立许多相关模型服务于各项研究，本发明基于最小二乘法(pls)与嵌入式系统和智能手机app的数据处理通信实现苹果糖度测量。
6.漫反射是指光在被照射物内部进行无规则反射传播的现象，其根据接收器距离的远近可细分为漫反射与漫透射。在生活观察中我们发现，用一只任意光源发生器(手电筒等) 照射苹果表面，会在苹果表面某点出现光斑，这便可以证明光透射(反射)出苹果。因此，本发明中利用一对一收一发的光电传感器进行可见光与红外光的发射与接收。
7.串口蓝牙通讯是基于spp协议(serial port profile)的移动端通讯技术，能在可支持蓝牙(bluetooth)技术的设备之间创建串口进行数据传输。并保证产生一条或多条完整的通信路径。
8.市面上现有的苹果糖度测量技术分为有损式与无损式两种。有损检测主要通过对苹果局部挖取果肉或切块压榨成汁液后对汁液的糖度分光检测估算整只苹果的糖度含量，其误差较大并且对待测苹果需要进行破坏，无法应用于大规模农业生产检测。无损式利用折光仪对苹果进行近红外光谱分析，虽然准确度较高但生产工艺复杂，价格极其昂贵，不适合普及大多数农户与商场。
技术实现要素：
9.针对上述检测方法的局限性，本发明的提出在延续市场无损苹果糖度测量方法的基础上，使用价格成本低廉的嵌入式设备，以近红外光谱测量结合光电检测技术，提出并制作出一款可以利用手机app蓝牙客户端与装置外围oled液晶显示屏同步显示红富士苹果糖度值的无损糖度计，并对其机械结构、硬件电路、预测模型、控制程序进行设计优化，旨在实现低功耗、快速和低成本的苹果糖度无损检测新思路。具体硬件利用stm32f103c6t6主控与hc-05蓝牙模块分别进行总控、数据处理与串口通信，利用sfh325fa光电三极管与 10mw红外激光管进行苹果内部品质数据采集。软件利用mathematica进行实验数据的分析与预测模型的建立，利用keil5mdk进行嵌入式设备(stm32与hc-05)与系统的程序设计，利用solidworks进行外观设计，利用appinventor2进行智能手机客户端的软件编程设计。在实践研究后选定970-975n作为富士苹果糖度高响应度特征波段，采用漫反射与漫透射的模式检测方式，随机选取若干待测苹果样品表面上不同位置的10个点，使用实验室移动电源与万用表连接红外激光管与光电三极管进行待测点电压采集，再将待测点范围内的果肉除皮、榨汁，搅拌均匀后取上层清液置入atago无损糖度计中进行糖度标准值测量。随后对每一份苹果样本的10个采集点采集到的电压值与对应的标准值用pls最小二乘法进行数学模型的建立与预测曲线的拟合。再将模型植入单片机系统中便可进行数据的处理与通信的总控，利用智能手机app可实现蓝牙在线显示糖度预测值。当糖度计待机或长时间未工作时，可手动或自动进入节电模式。综上，利用近红外光谱技术与光电检测技术可以对苹果糖度水平进行高精度实时预测，并且经标准值-误差方差计算后精度可达0.0001。该无损检测装置原理易于实现、并且操作容易、上手简单、响应速度快、检测精度高、功耗低，还在材料成本方面做出相当大的优化。本发明经过数十只苹果样本的前期机器学习，并且多次进行曲线的拟合优化，最终实现高精度预测红富士苹果以及部分元帅苹果的真实内部品质，对苹果的选购与农科质量评估有一定的参考价值。
10.本发明采用的相关技术原理如下：根据分子光谱学的理论，当物质的分子处于基态时是最稳定的，在其吸收一定的光子能量后会跃迁到激发态。跃迁包括倍频跃迁(振动发生在不相邻的振动能级之间)和合频跃迁(当分子吸收能量产生两个或者两个以上的基频
跃迁)，因此-ch、-oh等化学基团会在吸收光谱能量后产生倍频和合频，这样就能在近红外光谱区形成吸收谱带，根据吸收谱带可以检测分析含有这些化学基团的物质含量r。([m]张强.基于近红外光谱技术的稻谷中霉菌和毒素检测研究[d].东北农业大学2015)。漫反射是指光在被照射物内部进行无规则反射传播的现象，其根据接收器距离的远近可细分为漫反射与漫透射。在生活观察中我们发现，用一只任意光源发生器(手电筒等)照射苹果表面，会在苹果表面某点出现光斑，这便可以证明光透射(反射)出苹果。因此，可利用一对一收一发的光电传感器进行可见光与红外光的发射与接收。
[0011]
本发明采用的元器件清单与特色：stm32处理器是32位微控制器(mpu)。其应用范围广、价格中等、性能优于8051系列单片机。按内核架构分为不同产品系列，其中f1系列的c6t6内存量合适，且具有成本低、外围接口众多、资源集成丰富、高速处理、程序模块化高度集成、实时性好、数字信号处理 (dsp)能力优、低功耗、低电压等优点，故成为本次硬件开发主控的首选。
[0012]
sfh325fa白色光电三极管与10mw红外激光管，其中sfh325fa采用立方式光屏蔽塑料sip进行三极管外端保护，适用于探测近红外波段。其特点是具有成本低，灵敏度较高、响应速度快、感光面积合适，采集数据准确等特点，与设定的研究目标一致，故选用其为本发明的光电探测器。10mw的红外激光管自身功率较低，光源对于苹果内部可实现无损检测，经过光谱仪检测以及matlab对数据进行分析后得出在波长975nm附近的相关性最大，最终选定970-975nm波段作为苹果糖度定量的特征波长。与散热片搭配后可避免长时间工作时激光管发烫，表面温度影响预测值的测量误差(附ds18b20温度传感器进行温度实时监测)。 10mw红外激光管与sfh325fa光电三极管分别作为光电检测探头的光信号发射端与接收端。
[0013]
选择直插式hc-05蓝牙通信模块，其具有技术成熟、兼容性好、价格便宜的优点。功能是与手机app进行串口连接与协议通信。
[0014]
选择0.96寸的oled液晶显示屏，其具有功耗小、字库丰富、显示直观、使用广泛流行的特点。
[0015]
pcb印制电路板将上述模块集成后加入运行电路，是糖度仪硬件结构的重要组成部分，也是决定外部附件大小的主要元器件。根据所选器件进行了信号转换电路、滤波电路、整流电路、采集与显示电路设计。
[0016]
本发明的实现步骤如下：步骤一、通过搜集农业、光谱分析与电子设计相关文献后选定本发明依托的技术原理。
[0017]
步骤二、苹果样本的选择与近红外光谱数据采集：选择30个大小适中、形状规则、表皮无破损的红富士苹果，在常温环境(22℃)下，对每只苹果样本利用光谱仪进行近红外光谱的采集，并获取30只苹果样本的近红外光谱数据的csv文件。
[0018]
步骤三、对30组近红外光谱数据进行预处理：将得到的光谱文本数据csv文件利用 matlabr2019a软件编程输入并绘图，得出多张红富士苹果光谱图。通过若干光谱图的相关性分析，发现在970-975nm波段苹果内部可溶性固体物含量相关性最大。
[0019]
步骤四、将30只苹果样本包裹保鲜膜后放入实验室样本贮存室贮藏。
[0020]
步骤五、进行前期器件选型与电路设计：使用10mw红外激光管作为光源发送部， sfh325fa光电三极管作为漫透射光接收端。利用stm32f103c6t6进行程序存储与运算控制，
hc-05进行串口通信，oled显示屏实时显示预测糖度值。利用美国国家仪器(ni)公司的multisim14.0进行整流与滤波电路的设计验证。利用altium公司的altium designer21软件进行pcb布线与嵌入式集成原理图设计。
[0021]
步骤六、在印制pcb电路板之前将上述步骤所得主控制部分进行实验室初步验证并同步修改优化设计文件，使之达到设计要求：按照电路设计图搭建前期仿真面包板电路并连接好外部附件(激光管探头、光电三极管、跳线oled显示屏等)，使用5v移动电源和12v 双电源对其供电，电路板输出端连接移动万用表。将探头横截面与待测苹果表面放置相切，接收头在距离激光管探头不太远的地方与苹果表面放置相切。在苹果表面滑动激光管探头，保持其与苹果表面紧密贴合。若移动万用表有实时变化的示数，则电路功能良好。
[0022]
进一步观察oled液晶显示屏的ui界面，若正常发亮，并且hc-05蓝牙模块指示灯闪烁，则总电路完备。
[0023]
步骤七、进行pcb电路板焊制：选用合适阻值与容值的贴片电阻、贴片电容、电解电容若干，使用热风枪焊接于印刷并覆铜完毕的pcb电路板相应位置上。测试板载线路功能。至此，糖度检测装置的主控硬件完成。
[0024]
步骤八、样本苹果漫透射电压与糖度标准值的获取：每只苹果在不同位置用记号笔画出待测区域。用上述硬件装置检测苹果待测区域内部反馈回的暗电流，记录数据后将全部待测区域的果肉压榨成汁，搅拌均匀后取清液滴入购置的数显无损糖度计中，记录对应糖度示数。
[0025]
步骤九、糖度预测模型的建立：采用pls最小二乘算法对上述数据输入wolframmathematica 12.2软件中进行回归分析，拟合数值曲线。经反复优化与验证，发现二次曲线的拟合效果最佳。并获得糖度值f与测量电压x的关系式：f＝15.97022876-9.737946554*x +6.2302555049367*(x^2)。
[0026]
步骤十、单片机主控的程序代码编写：使用arm架构嵌入式微处理器(mpu)系统编程专用软件keil5mdk进行主程序、oled显示屏驱动与显示程序、usart串口通信程序、ds18b20温度传感器温度读取程序、休眠程序的编写，并将步骤九所得苹果糖度预测函数关系式输入整合进糖度读取程序。利用stm32单片机程序烧录器stlink-v2进行程序烧写并验证。
[0027]
步骤十一、无损糖度检测装置外观优化与图纸设计：设计一款便携的无损糖度计需要对其进行机械结构、外壳与图案设计。采用机械行业权威性高的多功能图纸设计软件 solidworks2021设置多个工程文件，分别利用拉伸、切削、镌刻等操作设计出待测苹果放置室、电源盒、顶罩、显示屏与蓝牙模块主控电路板封装区图纸，并以.stl格式储存。
[0028]
步骤十二、外壳3d打印与模块化组装：将储存的.stl文件利用3d打印专用软件 rhino进行3d打印后洗净模块素模并晾干。用热熔胶粘接各模块，在表面粘贴装饰与说明印刷包装，并同时粘贴苹果糖度质量参考对照表。在苹果放置区进行黑色绝缘胶布处理并胶合黑色记忆海绵与黑色尼龙布，以防止环境自然光的反射对光电三极管采集精确度的影响。
[0029]
步骤十三、智能手机端app蓝牙串口通信的实现：利用美国麻省理工学院(mit) 开发的scratch架构的mit app inventor 2进行手机蓝牙客户端编程设计，可集实现ui界面、开机启动页、客户端主要功能与蓝牙通信于一体，在用户不具备java script语言基础的情
况下仍能方便上手、灵活编程。同时调用baidu公司果蔬识别的api接口实现富士苹果种类的鉴别。利用mit app inventor 2编写的糖度实时显示app应用程序连接蓝牙并与硬件糖度检测装置匹配后可显示与语音播报当前设备连接状态、待测苹果品种与其实时糖度值，应用程序的加入可使得用户只需经由串口通信协议连接糖度检测装置即可随时随地获取红富士苹果的糖度预测值，为本发明的最大创新点。
[0030]
所述步骤一中发明的基本原理主要指苹果质量分析指标、光电检测技术原理、苹果内部漫反射与漫透射原理、近红外光谱原理、嵌入式信号处理原理。
[0031]
所述步骤二中选取的30只苹果样本全部为富士苹果，因此建立的糖度预测模型也是基于富士系苹果而言的。针对元帅系、国光系等苹果还需另取若干对应品系苹果样本进行相同操作得出不同的糖度预测模型。本发明仅针对富士苹果进行糖度指标评价，对于其他品系苹果乃至不同种类水果的糖度检测为日后拓展与优化的方向。
[0032]
所述步骤三中相关性的判定主要是利用spss软件进行数据的主成分分析并进行 python语言的opencv图像识别方法实现光谱峰值区域的波段筛选。
[0033]
所述步骤五中电路的整流方式为半波整流，滤波方式为卡尔曼滤波。
[0034]
所述步骤十二中光电三极管能够实现高贴合度测量是因为将其准确植入粘贴凝胶中，使测量传感器面平整暴露在凝胶外部，避免三极管探头倾斜对光信号接收的影响。
[0035]
本发明具有明显优点：综合运用近红外光谱分析技术、光电检测技术、嵌入式控制与通信技术、移动端通信技术实现对红富士苹果内部可溶性固体物含量(糖度brixs％)的廉价式无损检测，并利用api接口实现红富士苹果识别，利用单片机最小系统进行糖度分析与数据处理，并可在oled显示屏与移动端app实时显示糖度预测值。预测精度与实际值方差在0.0001范围内，属于高精度测量。并且本发明可移植到其他品系苹果以及多种类水果的糖度检测方法。综上，本发明检测装置原理理解不冗杂、制作过程简单、容易控制、响应速度快、检测精度高。具有价格成本低、性能可靠、推广性强的优势，是一种可用于富士苹果品质的综合评价、农业研究与糖尿病患者选用苹果参考的智能仪器。
附图说明
[0036]
本发明中一些性能、原理等特征需要参考图解，通过参考附图能够更加客观清楚地了解发明特征，其中示意性附图不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：图1是本发明的整体布局与设计流程图图2是本发明的机械结构外观图标记说明：1-托盘底座式苹果放置盒，2-探测端底座，3-电源盒，4-带散热孔的主控核心盒，5-充电接口
具体实施方式：
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原料如无特别说明均能从公开或商业途径获得。下述实施例的电路设计与板块绘制、数据获取与处理、机械结构图纸设计分别通过如下pc端软件：通过美国国家仪器公司(ni)出售的电路设计软件multisim，通过美国altium
公司出售的 altium designer21印制板设计软件，通过美国mathworks公司出售的科学计算与仿真软件 matlabr2019b编程处理，机械结构设计通过是美国达索系统(dassault systemes)旗下子公司solidworks出售的专门负责研发机械设计软件的视窗软件solidworks进行图纸的设计与改观。
[0037]
一种基于光电检测原理与移动端蓝牙通信技术的红富士苹果糖度无损测量装置，该装置综合采用光电检测技术、近红外光谱分析法、嵌入式信息技术实现数据融合后进行处理，最后可针对市面上的红富士品系苹果进行精准的糖度检测。该装置的技术原理的实施流程与整体布局示意图如图1所示，具体实施如下：步骤一、理论研究：衡量苹果内部品质优劣的重要指标是其可溶性固体物含量(糖度 brixs％)，该指标是指苹果内部蔗糖、脂肪等固体可溶性物质分布的情况(均匀度、饱和度等)，其表现在切开苹果后肉眼可见横切面颜色深浅的不同，发白的区域为可溶性固体物含量相对集中的区域。然而在日常生活中，消费者与农户想要了解苹果的品质，仅能通过肉眼观察苹果表面是否有霉烂及虫蛀现象，或是通过品尝苹果的方式进行破坏式测试，这些都限制了内部品质检测的衡量标准的制定。而漫反射与漫透射可通过穿透苹果内部的方式进行信号的传输。当光源发射信号与苹果内部固体物相遇时会发生传播受阻现象，同时信号折射与反射并偏移原有路径，直至与下一个固体物相遇，重复上述过程直至信号出射苹果表面并进入到接收信号用的光电三极管中，实现信息的传输。苹果不同位置内部固体物的分布不同使得光信号在进入传感器并整流滤波后获取的电压值不同，通过比较电压值的大小可以近似得出苹果糖度值的差异。
[0038]
步骤二、研究原材料准备：购置新鲜、形状规则、大小合适且外皮无损伤、软硬程度一致的富士苹果35个，苹果的表皮颜色、形状大小要相近或一致。将苹果按照5*7的布局摆放，在其中随机挑选30个苹果样品作为采集样本，其余5只苹果样品用作效果测试。
[0039]
步骤三、采集苹果样本的近红外光谱与发明光谱波段的确定：苹果购置次日进行近红外光谱的采集，将实验室的近红外光谱检测设备通电后预热，待温度稳定后，为与发明技术原理相同，利用漫反射模式采集所有苹果样品的近红外光谱，光谱范围设定为近红外区域470
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1010nm，采集中光谱分析仪自带数据存储的功能，将存储于u盘(flashdisk)中，存储格式为.csv的统计表文件。打开这些csv表格文件，发现光谱数据是2030维的波长数据，利用统计学spss软件进行主成分分析后选出10份相关性良好的数据表。将数据表输入到美国mathwork公司的matlabr2019b中进行csv图表的二维图像绘制转换，得到30个苹果样本的光谱图。由光谱图读取峰值在973nm附近，因此选取970-975nm为本发明的光谱波段，将在步骤五中运用激光管进行实现。
[0040]
步骤四、富士苹果的储存：将30只样本苹果包裹上合适厚度的保鲜塑料膜，单独在 4℃条件下存放在培养皿贮藏室中，5只测试苹果放置在常温(22℃)干燥、无日晒环境中。保证样本苹果的水分与糖分基本恒定。
[0041]
步骤五、光电检测结构的搭建：为确保低功耗，本发明选用10mw的红外激光管，定制波段为975nm，并将其焊接指针后组装进金属管内封装作为本发明的发射光源。本发明采用sfh325fa光电三极管作为光信号接收传感器。该型号的光感部分外形小巧，轮廓起伏小，表面贴合度好，易于集成，且其响应速度快、灵敏度佳。选择两只高度为3cm、上宽下窄呈圆台状的一次性泡菜透明包装盒，洗净晾干后将泡菜透明包装盒的下表面对准并剪裁出圆
孔，其孔径大小刚好允许红外激光管通过。在圆孔与同心圆相重合的赤道部分裁剪出正方形小孔，其孔径大小恰好等于sfh325fa的边长，使sfh325fa光电三极管刚好穿出交界面。为避免环境光对光电三极管接收近红外光的影响，将泡菜盒用黑色绝缘胶带等粗糙黑色贴纸处理。为使待测苹果与光电检测探头贴合度好避免漏光使测量误差大，使用受力后可保留一段时间形状的黑色记忆海绵作为苹果放置基座。将光电三极管嵌入黏性凝胶中，增大贴合度。
[0042]
步骤六、主控硬件与电路设计：该部分选用stm32f103c6t6最小系统作为核心控制部件。stm32是基于m处理器内核的32位微控制器(mpu)，其系列单片机应用范围较广，价格中等，性能优于8051系列单片机，其具有外围接口众多、资源集成丰富、高速处理、程序模块化、实时性好、数字信号处理(dsp)能力优、低功耗、低电压等优点。stm32按内核架构分为不同产品系列，其中f1系列的c6t6较c8t6内存量略小，但足够使用，且降低了成本，故成为本次硬件开发主控的首选。利用电路仿真multisim软件设计整流电路与滤波电路。半波整流具有除噪能力强、输出信号稳定的优势，同时卡尔曼滤波集成了多传感器融合算法的优势，可将温度传感器ds18b20获取的环境温度与实时电压值进行二次拟合优化，因此在电路设计中体现出来。利用硬件电路pcb设计软件altiumdesigner 21设计嵌入式系统的布线图、单片机引脚的原理图，一并测试后覆铜印刷。根据电路设计需求，选用10k、10pf等阻值与容值的贴片电阻与贴片电容做稳态调节，并加入330pf 的电解电容做滤波信号供电处理。采用
±
12v双电源供电模块做总电源输入端，1.5kω贴片电阻承担干路与3.3v额定电压单片机分压的作用。
[0043]
步骤七、数据采集硬件的焊制：选用上述步骤所示贴片电阻、电容、以及多型号三极管、驱动源芯片等，利用热焊风枪与黄花牌电烙铁进行精密元件的焊制，最后焊接hc-05 蓝牙模块、oled液晶显示屏两大模块，并完成电路功能的测试。
[0044]
步骤八、苹果样本的漫透射电压与糖度标准值获取：将贮藏的30只样本苹果取出，擦干后用记号笔在每只苹果上选取5个测量区域，其中苹果赤道区选区3个，苹果顶与底部选区2个。用
×
号标记在区域中心位置。分别将它们放置于步骤五所得的支座上，用黑色硬纸盒(后期已完成硬外壳3d打印，外观设计与3d打印步骤在发明内容部分已阐明，在此不做赘述)加装黑色尼龙布覆盖苹果，消除可见光的影响。将万用表置于电压档调零，红黑表笔分别放置于pcb印刷电路板的输出口，待示数稳定时，观察并读取万用表上电压值的大小。随后将全部样品苹果的待测区域用勺子挖下，榨汁后摇匀，取上层清液滴入日本爱拓公司生产的atago pal-2数码显示有损电子糖度计上，记录显示屏上示数，即为待测点的糖度标准值。并记录数据见表1。
[0045]
表1、苹果样本的漫透射电压与对应糖度标准值。样品苹果编号稳定电压值(v)糖度计标准值富士苹果1a区2.912.1富士苹果1b区3.812.6富士苹果1c区3.112.9富士苹果1d区2.811.3富士苹果30c区3.011.8富士苹果30d区3.313.1
富士苹果30e区3.212.4
[0046]
步骤九、糖度预测模型的建立：将表1稳定电压值与其对应糖度计标准值的150组数据输入数学运算与仿真软件wolfram mathematica中，根据pls最小二乘法对其进行回归拟合分析，将稳定电压值设定为x，糖度预测值设定为f，分别令x的拟合指数为2、3、4、5，发现拟合指数为2即x^2时二次曲线的拟合效果最好，计算得出糖度值f与测量电压x的关系式：f＝15.97022876-9.737946554*x+6.2302555049367*(x^2)。
[0047]
步骤十、预测模型的检验：利用5只同批购买的红富士苹果做检验样本。将组装好的装置平放于环境光正常的桌面上，将5只苹果同步骤八标记好测量区域后小心地放置于支座上，读取oled液晶显示屏上对应糖度值的大小并取平均值(已完成软件编程烧写)，记录数据于表2。将5只苹果做好区别标记后利用削皮器削皮，再利用宜家spritta挖核器取出苹果核，并均等地切成2半后切成若干小块，利用德国bolne手动渣汁分离型榨汁机榨汁，搅拌均匀后取上层清液滴入pal-1有损糖度计中，记录此时的糖度值并作为标准值，用蒸馏水洗净榨汁机与糖度计的测量区并擦干，再次滴入其余测试苹果的果汁，测试糖度值并综合记录数据在表2中。
[0048]
表2、预测糖度值与标准值的误差预测糖度值与标准值的误差
[0049]
步骤十一、糖度检测装置准确度的检验：利用平均相对方差公式(精确到0.00001)： s＝(a2+b2+c2)/3，其中，a＝(a
’‑
a)/a、b＝(b
’‑
b)/b、c＝(c
’‑
c)/c。其中a、b、c是糖度标准值，a’、b’、c’是测量值。计算得出的平均相对方差均小于0.0001，其相对误差为 0.13％。
[0049]
步骤十二、智能手机app蓝牙串口通信的实现：利用美国麻省理工学院(mit)开发的scratch架构的mit app inventor 2进行智能手机蓝牙客户端编程设计，可兼容全种类安卓系统手机。同时调用baidu公司果蔬识别的api接口与opencv算法实现富士苹果种类的鉴别。利用mit app inventor 2编写的糖度实时显示app应用程序连接蓝牙并与硬件糖度检测装置匹配后可显示与语音播报当前设备连接状态、待测苹果品种与其实时糖度值，应用程序的加入可使得用户只需经由串口通信协议连接糖度检测装置即可随时随地获取红富士苹果的糖度预测值，并结合手机ccd感光芯片可综合评价出更优的拟合模型并利用手机自带计算功能显示在app界面上。具体操作如下。
[0050]
001、启动本发明：糖度检测装置，打开开启蓝牙连接的智能手机软件界面。
[0051]
002、打开手机相机对苹果成多角度拍照，上传至app内嵌果蔬识别模块与opencv 系统，系统语音读取苹果种类。
[0052]
003、经过摄像后的苹果被记忆单元存储在自制搭建云平台，与嵌入式光电检测硬件实现数据融合后语音播报待测苹果的实时糖度准确值，精度可缩小至0.00009。
[0053]
本发明综合运用近红外光谱分析技术、光电检测原理与技术、嵌入式控制与通信
技术、智能手机成像与数据处理、通讯技术，实现了低成本的红富士苹果无损糖度检测方案并已制作出实物，满足苹果内部品质检测要求，符合行业发展动向，可应用于苹果生产企业与个体户、批发商场选购指导、农科工作人员的培育研究、高校实验室与糖尿病患者选用苹果的重要参考。
[0054]
本说明书中的实施例采用递进的方式描述，尤其，对于部分具体实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见发明内容实施例的部分说明即可。
[0055]
以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于相关领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。但是凡在本说明书的精神、原理与实践之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。