專利名稱：西瓜成熟度無損檢測儀及檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種西瓜成熟度檢測儀及檢測方法。
背景技術(shù)：
西瓜是我國重要的經(jīng)濟作物之一，在市場對品質(zhì)要求越來越高的情況下，西瓜的分級、貯藏、運輸和銷售過程中也需要準確且無損的判斷其成熟度。但目前西瓜無損成熟度的鑒定仍然采用傳統(tǒng)的算、看、聽、測等方法，這些方法都難以對西瓜成熟度做出精確判斷， 且依賴于個人經(jīng)驗，在大規(guī)模檢測中費工費時，很難適應當今西瓜生產(chǎn)和銷售的需要。因此，準確、快速、簡便的西瓜成熟度無損檢測技術(shù)具有重大理論和實踐意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有無損檢測西瓜成熟度的方法準確度低的問題，從而提供一種西瓜成熟度無損檢測儀及檢測方法。西瓜成熟度無損檢測儀，它包括托盤、重量傳感器、MEMS加速度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器和處理器，托盤為待測西瓜的放置區(qū)，重量傳感器用于檢測待測西瓜的重量，MEMS加速度傳感器用于檢測待測西瓜的振動量，MEMS加速度傳感器的模擬量信號輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量信號輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量信號輸出端與處理器的數(shù)字信號輸入端連接。基于上述裝置的西瓜成熟度無損檢測方法，它由以下步驟實現(xiàn)步驟一、將待測西瓜放置于托盤上，采用重量傳感器檢測托盤受到的壓力，獲得待測西瓜的重量m;步驟二、敲擊待測西瓜表面，采用MEMS加速度傳感器檢測待測西瓜的振動量，并將所述振動量進行A/D轉(zhuǎn)換；步驟三、采用處理器對步驟二獲得的經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換之后的振動量進行快速傅里葉變換，獲得待測西瓜的振動頻率f ；步驟四、采用處理器對步驟一獲得的待測西瓜的重量m和步驟三獲得的振動頻率 f通過公式E f2m2/3獲得待測西瓜的彈性模量E，所述彈性模量E即為待測西瓜的成熟度，實現(xiàn)待測西瓜的成熟度檢測。采用顯示器顯示待測西瓜的成熟度檢測結(jié)果。有益效果本發(fā)明無需破壞西瓜物理結(jié)構(gòu)，即可檢測出西瓜的成熟度，檢測準確度
尚ο


圖1是本發(fā)明中西瓜檢測儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、結(jié)合圖1說明本具體實施方式
，西瓜成熟度無損檢測儀，它包括托盤1、重量傳感器2、MEMS加速度傳感器3、A/D轉(zhuǎn)換器4和處理器5，托盤1為待測西瓜的放置區(qū)，重量傳感器2用于檢測待測西瓜的重量，MEMS加速度傳感器3用于檢測待測西瓜的振動量，MEMS加速度傳感器3的模擬量信號輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器4的模擬量信號輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換器4的數(shù)字量信號輸出端與處理器5的數(shù)字信號輸入端連接。原理西瓜模型可以假設(shè)為以下2種情況，對于不成熟瓜的極限情況(白瓤瓜)， 可簡單地看成是一個理想的實心球；而成熟的西瓜，當其受到?jīng)_擊振動時，則可看作是一個由彈性元件和阻尼元件組成的系統(tǒng)，即把瓜瓤當作阻尼，把整個西瓜看作是一個內(nèi)部為阻尼的彈性體。按照彈性體振動理論由沖擊造成的振動響應的頻率是彈性體的固有頻率。 球體的固有頻率與其材料的密度、幾何尺寸和彈性模量等因素有關(guān)。其關(guān)系可由球體振動的微分方程解出。由此方程可得到西瓜彈性模量E與固有頻率f的關(guān)系為E ⑴ f2m2/3所以，對于質(zhì)量m的西瓜，通過檢測它的固有頻率f，利用上式，即可獲得彈性模量 E，并顯示彈性模量E的值，由于彈性模量E的值越小，西瓜的成熟度越高，從而實現(xiàn)西瓜成熟度的無損檢測。它還包括彈性檢測帶，彈性檢測帶的兩端固定在托盤1的邊緣，MEMS加速度傳感器3固定在彈性檢測帶上，在檢測中，將彈性檢測帶套在待測西瓜上，采用固定在彈性檢測帶上的MEMS加速度傳感器3對待測西瓜的振動量進行測量。
具體實施方式
二、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的西瓜成熟度無損檢測儀的區(qū)別在于，它還包括顯示器6，顯示器6的顯示信號輸入端與處理器5的顯示信號輸出端連接。本實施方式中，采用顯示器6對顯示檢測過程中的振動頻率、西瓜質(zhì)量和振動波形，并將西瓜成熟度結(jié)果進行顯示。
具體實施方式
三、本具體實施方式
與具體實施方式
二所述的西瓜成熟度無損檢測儀的區(qū)別在于，顯示器6為液晶顯示器。
具體實施方式
四、本具體實施方式
與具體實施方式
一、二或三所述的西瓜成熟度無損檢測儀的區(qū)別在于，它還包括鍵盤7，鍵盤7的鍵盤信號輸出端與處理器5的鍵盤信號輸入端連接。本實施方式，可以通過鍵盤7直接輸入待測西瓜的具體參數(shù)，進而獲得待測西瓜的成熟度。
具體實施方式
五、基于具體實施方式
一的西瓜成熟度無損檢測方法，它由以下步驟實現(xiàn)步驟一、將待測西瓜放置于托盤1上，采用重量傳感器2檢測托盤1受到的壓力， 獲得待測西瓜的重量m;步驟二、敲擊待測西瓜表面，采用MEMS加速度傳感器3檢測待測西瓜的振動量，并將所述振動量進行A/D轉(zhuǎn)換；
步驟三、采用處理器5對步驟二獲得的經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換之后的振動量進行快速傅里葉變換，獲得待測西瓜的振動頻率f ；步驟四、采用處理器5對步驟一獲得的待測西瓜的重量m和步驟三獲得的振動頻率f通過公式E ⑴ f2m2/3獲得待測西瓜的彈性模量E，所述彈性模量E即為待測西瓜的成熟度，實現(xiàn)待測西瓜的成熟度檢測。原理西瓜的組織結(jié)構(gòu)主要是瓜皮和瓜瓤，大量的實驗數(shù)據(jù)表明，在成長初期的西瓜，其瓜皮和瓜瓤的物理參數(shù)相差不大，如密度、楊氏模量、硬度等；而成熟的西瓜，其瓜皮和瓜瓤有明顯的區(qū)別，其各項物理參數(shù)的差別亦較大，瓜皮的硬度和彈性模量逐漸增加，但內(nèi)部瓜瓤組織細胞間結(jié)合力隨成熟度而變小，因此瓜瓤變松、脆，瓜瓤的彈性模量隨成熟而變小。而西瓜的彈性模量與其固有頻率之間具有較高的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)高達0. 90，西瓜的成熟度可以由其彈性模量來表征，即當彈性模量E的值越小，西瓜的成熟度越高，從而實現(xiàn)西瓜成熟度的無損檢測。
具體實施方式
六、本具體實施方式
與具體實施方式
五所述的西瓜成熟度無損檢測方法的區(qū)別在于，采用顯示器6顯示待測西瓜的成熟度檢測結(jié)果。
權(quán)利要求
1.西瓜成熟度無損檢測儀，其特征是它包括托盤(1)、重量傳感器( 、MEMS加速度傳感器(3)、A/D轉(zhuǎn)換器(4)和處理器(5)，托盤⑴為待測西瓜的放置區(qū)，重量傳感器(2)用于檢測待測西瓜的重量，MEMS加速度傳感器(3)用于檢測待測西瓜的振動量，MEMS加速度傳感器(3)的模擬量信號輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量信號輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換器 (4)的數(shù)字量信號輸出端與處理器(5)的數(shù)字信號輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的西瓜成熟度無損檢測儀，其特征在于它還包括顯示器(6)，顯示器(6)的顯示信號輸入端與處理器(5)的顯示信號輸出端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求所述2的西瓜成熟度無損檢測儀，其特征在于顯示器(6)為液晶顯示 ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的西瓜成熟度無損檢測儀，其特征在于它還包括鍵盤 (7)，鍵盤(7)的鍵盤信號輸出端與處理器(5)的鍵盤信號輸入端連接。
5.基于權(quán)利要求1的西瓜成熟度無損檢測方法，其特征是它由以下步驟實現(xiàn)步驟一、將待測西瓜放置于托盤(1)上，采用重量傳感器( 檢測托盤(1)受到的壓力，獲得待測西瓜的重量m;步驟二、敲擊待測西瓜表面，采用MEMS加速度傳感器C3)檢測待測西瓜的振動量，并將所述振動量進行A/D轉(zhuǎn)換；步驟三、采用處理器( 對步驟二獲得的經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換之后的振動量進行快速傅里葉變換，獲得待測西瓜的振動頻率f ；步驟四、采用處理器( 對步驟一獲得的待測西瓜的重量m和步驟三獲得的振動頻率 f通過公式E - fV3獲得待測西瓜的彈性模量E，所述彈性模量E即為待測西瓜的成熟度，實現(xiàn)待測西瓜的成熟度檢測。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的西瓜成熟度無損檢測方法，其特征在于采用顯示器(6)顯示待測西瓜的成熟度檢測結(jié)果。
全文摘要
西瓜成熟度無損檢測儀及檢測方法，涉及一種西瓜成熟度檢測儀及檢測方法，它解決了現(xiàn)有無損檢測西瓜成熟度的方法準確度低的問題。其裝置重量傳感器用于檢測待測西瓜的重量，MEMS加速度傳感器用于檢測待測西瓜的振動量，MEMS加速度傳感器的模擬量信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸入至處理器。其方法首先測量西瓜的重量和待測西瓜的振動量，對振動量進行快速傅里葉變換，獲得待測西瓜的振動頻率；通過待測西瓜的重量和振動頻率計算待測西瓜的彈性模量，彈性模量即為待測西瓜的成熟度，實現(xiàn)待測西瓜的成熟度檢測。本發(fā)明適用于西瓜成熟度的無損檢測。
文檔編號G01N27/00GK102411015SQ20111021654
公開日2012年4月11日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者宋文龍, 張瑜, 王琢, 閔昆龍 申請人:東北林業(yè)大學