專利名稱：帶稱重功能的小型球形水果糖酸比快速無損檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)裝置，具體是對(duì)小型球形水果(如水蜜桃)品質(zhì)(糖酸比、重量)進(jìn)行快速無損檢測(cè)的裝置。
背景技術(shù)：
中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，近年來水果產(chǎn)量持續(xù)增加；隨著人們生活水平的不斷提高，消費(fèi)者在選購(gòu)水果時(shí)不僅僅關(guān)注外觀，也越來越關(guān)注水果的內(nèi)部品質(zhì)如口感、糖酸比(糖度與酸度之比)。糖酸比是指食品或食品原料中總糖量(可溶性固形物)與總酸(可滴定酸)含量的t匕，是評(píng)價(jià)水果成熟度、果實(shí)品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。糖酸比可以影響食品的口味，食品生產(chǎn)中也往往通過調(diào)節(jié)該比值來控制食品口味。如果汁，每一種果汁都有自己固定的糖酸比從而使口味達(dá)到最佳。糖酸比還會(huì)影響食品的品質(zhì)，一定酸度會(huì)影響食品中微生物的生長(zhǎng)，延長(zhǎng)保質(zhì)期?，F(xiàn)有的水果品質(zhì)鑒別方法主要有:感官鑒定法，主要憑借視覺、觸覺、嗅覺來鑒別。判定的準(zhǔn)確性受情緒因素、感情因素、經(jīng)驗(yàn)、身體健康狀況、鑒定環(huán)境等諸多因素的影響。理化分析法，即將水果榨汁，然后利用酸度計(jì)、糖度計(jì)進(jìn)行測(cè)量。該方法的優(yōu)點(diǎn)是作為常規(guī)儀器分析方法已經(jīng)得到普遍認(rèn)同，缺點(diǎn)則是耗時(shí)耗力，成本高，周期長(zhǎng)，且均需要對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行破壞性處理。因此研究快速無損檢測(cè)水果內(nèi)部品質(zhì)裝置對(duì)于水果內(nèi)銷及進(jìn)出口都意義重大。目前國(guó)內(nèi)外在水果內(nèi)部品質(zhì)無損檢測(cè)裝備上都進(jìn)行了一些基礎(chǔ)研究，但能投入實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的并不多。在日本專利N0.09-089767中，描述了一種基于近紅外技術(shù)檢測(cè)蘋果糖度的便攜式裝置，該裝置是將水果反射光經(jīng)分光系統(tǒng)后分成不同波長(zhǎng)的光入射到光電轉(zhuǎn)換單元上，通過計(jì)算吸光度、二次微分處理，并用912nm和888nm處的光譜值建立預(yù)測(cè)模型，認(rèn)為可以用于果園樹上果實(shí)品質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。但在這種結(jié)構(gòu)中，分光精度容易受外界因素(振動(dòng)、溫度等)影響，導(dǎo)致檢測(cè)精度不高。中國(guó)專利N0.200510056732.3中，描述了一種便攜式果品內(nèi)部品質(zhì)無損檢測(cè)裝置。該裝置中用一圈LED光源照射水果，并用設(shè)在頂部和底部的光電檢測(cè)器檢測(cè)，檢測(cè)從水果中透射的近紅外光，并通過建立預(yù)測(cè)模型實(shí)現(xiàn)對(duì)水果品質(zhì)(水心病程度)檢測(cè)分級(jí)。由于LED光源為特定波長(zhǎng)光源，有些果品品質(zhì)無法全部獲取，這樣在應(yīng)用上存著一定缺陷；另外由于散熱困難還存在對(duì)水果品質(zhì)的影響的問題。此外，水果重量是水果計(jì)量的依據(jù)，目前尚未見到能同時(shí)實(shí)現(xiàn)水果重量和內(nèi)部品質(zhì)檢測(cè)的裝置
實(shí)用新型內(nèi)容
[0011]本實(shí)用新型的目的是克服上述背景技術(shù)中的不足，提供一種適用于小型球形水果糖酸比及重量檢測(cè)的裝置，該裝置應(yīng)具有鑒別速度快、檢測(cè)精度高、適用面廣以及操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:帶稱重功能的小型球形水果糖酸比快速無損檢測(cè)裝置，包括光源以及通過數(shù)據(jù)線連接的計(jì)算機(jī)、觸摸顯示屏和光譜儀；其特征在于該裝置還配置了稱重-光照系統(tǒng)，所述光源發(fā)出的檢測(cè)光通過入射光纖輸入該稱重-光照系統(tǒng)，所述光譜儀通過出射光纖接收該稱重-光照系統(tǒng)輸出的透射光；所述的稱重-光照系統(tǒng)由稱重系統(tǒng)和光照系統(tǒng)組成；所述稱重系統(tǒng)包括底座、固定在底座上方的稱重傳感器以及固定在稱重傳感器上方的隔板；所述隔板中心制有一用于敷設(shè)出射光纖的圓孔；所述光照系統(tǒng)包括固定在隔板上的環(huán)形分光器、安裝在環(huán)形分光器頂部的柔性遮光罩、定位在環(huán)形分光器中央的聚光透鏡以及固定在環(huán)形分光器頂端端面的溫度傳感器和柔性座墊；所述環(huán)形分光器的頂端端面制有一用于發(fā)射檢測(cè)光的圓環(huán)形發(fā)光區(qū)，壁部制有一連接入射光纖并導(dǎo)入檢測(cè)光的大螺孔；所述聚光透鏡由一透鏡光纖連接器托持定位，所述出射光纖也由透鏡光纖連接器固定在聚光透鏡的下方，以接收聚光透鏡發(fā)出的透射光并輸送至光譜儀。所述透鏡光纖連接器呈頭部大尾部小的漏斗狀，頭部?jī)?nèi)壁上制有用于配合兩個(gè)內(nèi)套筒的內(nèi)螺紋；尾部?jī)?nèi)壁上制有用于固定出射光纖的內(nèi)螺紋；尾部的外表面還制有三個(gè)周向均布的外凸光孔，每個(gè)外凸光孔均與一從環(huán)形分光器徑向伸出的長(zhǎng)螺釘配合。所述聚光透鏡由可調(diào)間距的內(nèi)套筒定位在透鏡光纖連接器的上部。所述光源為功率可調(diào)的鹵素?zé)艄庠?。本?shí)用新型的工作過程是:先啟動(dòng)嵌入式計(jì)算機(jī)并打開相應(yīng)的檢測(cè)軟件，設(shè)置好參數(shù)，選擇水果品質(zhì)檢測(cè)模塊。當(dāng)被檢水果(如水蜜桃)放到柔性遮光罩3-2上時(shí)，其重量使安裝于底座3-11和隔板3-9之間的稱重傳感器3-10發(fā)生變形，并輸出與重量成正比的電信號(hào)，電信號(hào)傳輸?shù)角度胧接?jì)算機(jī)I并經(jīng)過處理便可得出水果的重量。檢測(cè)軟件會(huì)根據(jù)水果的重量和預(yù)置的光源功率調(diào)節(jié)模型，自動(dòng)發(fā)出指令調(diào)節(jié)光源5的功率，使其適合該水果的實(shí)時(shí)檢測(cè)。近紅外光源發(fā)出的光經(jīng)過入射光纖4從大螺孔3-1-2進(jìn)入環(huán)形分光器3-1的本體，然后穿越本體到達(dá)環(huán)形分光器頂部被分散成環(huán)形光發(fā)出，照射到水果底部一圈的位置；部分環(huán)形光在水果內(nèi)部經(jīng)過漫透射后，一部分透射光折射后進(jìn)入聚光透鏡3-4，聚光透鏡3-4將接收到的透射光聚焦后照射到出射光纖6頭部(此時(shí)的透射光已經(jīng)攜帶了水果的糖酸比等信息)；透射光經(jīng)過光譜儀7處理后便可得到一個(gè)光譜數(shù)據(jù)，然后傳入到嵌入式計(jì)算機(jī)；與此同時(shí)，安裝在環(huán)形分光器3-1上面的溫度傳感器3-3也獲取了檢測(cè)時(shí)的溫度數(shù)值并傳入到嵌入式計(jì)算機(jī)I。嵌入式計(jì)算機(jī)I根據(jù)溫度和預(yù)置的溫度校正模型對(duì)所獲取的光譜信息進(jìn)行溫度校正，然后對(duì)校正過的光譜提取有效波長(zhǎng)下的光譜信息并輸入到糖酸比檢測(cè)模型，計(jì)算出水果的糖酸t(yī)匕，并根據(jù)糖酸比將水果分為等級(jí)(如優(yōu)、良、一般、差等)，最后觸摸顯示屏上便會(huì)顯示出水果的糖酸比、等級(jí)、重量等信息。[0023]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型鑒別速度快，精度高，適合現(xiàn)場(chǎng)分析，可以快速準(zhǔn)確無損地鑒別小型球形水果的糖酸比和重量。采用的鹵素?zé)艄庠垂β士烧{(diào)，檢測(cè)軟件根據(jù)水果的重量信息自動(dòng)發(fā)出指令控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)功率，以適應(yīng)不同水果的品質(zhì)檢測(cè)，并自動(dòng)進(jìn)行溫度校正，提高了檢測(cè)精度。光源經(jīng)環(huán)形分光器分光，適用性強(qiáng)、穩(wěn)定可靠。此外，測(cè)量時(shí)沒有移動(dòng)部件，解決了現(xiàn)有裝置因分光器、光纖移動(dòng)造成的水果品質(zhì)鑒別結(jié)果不準(zhǔn)確的問題；并且操作簡(jiǎn)便，操作者無需專業(yè)知識(shí)就能實(shí)現(xiàn)自主檢測(cè)。

圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2a是本實(shí)用新型實(shí)施例中的稱重-光照系統(tǒng)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2b是圖2a中的A部放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖2c是圖2a中的B部放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中的柔性遮光罩的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4a是本實(shí)用新型實(shí)施例中的環(huán)型分光器的立體結(jié)構(gòu)示意圖之一。圖4b是本實(shí)用新型實(shí)施例中的環(huán)型分光器的立體結(jié)構(gòu)示意圖之二。圖5a是本實(shí)用新型實(shí)施例中的透鏡光纖連接器的立體結(jié)構(gòu)示意圖之一。圖5b是本實(shí)用新型實(shí)施例中的透鏡光纖連接器的立體結(jié)構(gòu)示意圖之二。圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例中的內(nèi)套筒的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例中的隔板的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、計(jì)算機(jī)；2、觸摸顯不屏；3、稱重-光照系統(tǒng)；4、入射光纖；5、光源；6、出射光纖；7、光譜儀；3-1、環(huán)形分光器；3-2、柔性遮光罩；3-3、溫度傳感器；3-4、柔性座墊；3-5、聚光透鏡；3-6、內(nèi)套筒；3-7、透鏡光纖連接器；3-8、長(zhǎng)螺釘；3_9、隔板；3_10、稱重傳感器；3_11、底座；3_1_1、圓環(huán)形發(fā)光區(qū)；3_1_2、大螺孔；3_7_1、外凸光孔。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供的帶稱重功能的便攜式水果糖酸比無損檢測(cè)裝置，基于光譜分析技術(shù)、光纖傳感技術(shù)、化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)的交叉，選擇水果內(nèi)部品質(zhì)中最重要指標(biāo)糖酸比作為檢測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，還具備稱重功能。以下結(jié)合說明書附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。圖1所示的帶稱重功能的小型球形水果糖酸比快速無損檢測(cè)裝置，包括計(jì)算機(jī)I(優(yōu)選嵌入式計(jì)算機(jī))、觸摸顯示屏2、稱重-光照系統(tǒng)3、入射光纖4、出射光纖6、光源5 (優(yōu)選功率可調(diào)光源)、光譜儀7 ;計(jì)算機(jī)與觸摸顯示屏之間、計(jì)算機(jī)與光譜儀之間均通過數(shù)據(jù)線導(dǎo)通。如圖2a所示，所述的稱重-光照系統(tǒng)3由稱重系統(tǒng)和光照系統(tǒng)組成。所述稱重系統(tǒng)包括底座3_11、稱重傳感器3_10、隔板3_9。底座3_11是整個(gè)稱重-光照系統(tǒng)的固定部件，底座上方固定一稱重傳感器3-10 (貼片式溫度傳感器，標(biāo)準(zhǔn)配件，可外購(gòu))，調(diào)零后可用于稱量被檢測(cè)水果的重量。稱重傳感器3-10上方固定一隔板3-9，隔板3-9把上面的光照系統(tǒng)和下面的稱重系統(tǒng)隔開。隔板中心開有一圓孔，用于導(dǎo)引敷設(shè)出射光纖6。所述光照系統(tǒng)包括中空的環(huán)形分光器3-1、柔性遮光罩3-2、溫度傳感器3-3、柔性座墊3-4、聚光透鏡3-5、內(nèi)套筒3-6、透鏡光纖連接器3-7、長(zhǎng)螺釘3_8。如圖2a、圖2c、圖4所示，所述環(huán)形分光器3_1通過底面的三個(gè)螺紋孔固定在隔板3-9上，并且保證兩者的大圓孔同軸。環(huán)形分光器3-1中間的大圓孔用于安裝定位光線透鏡連接器3-7 ;上部外圓周面開有外螺紋，用于固定柔性遮光罩3-2 ;下部圓柱面有三個(gè)徑向放射狀分布的小螺紋孔，用于固定長(zhǎng)螺栓，從而對(duì)透鏡光纖連接器3-7實(shí)現(xiàn)有效固定；側(cè)面有一大螺孔3-1-2,用于固定入射光纖4 ;頂面有一圓環(huán)形發(fā)光區(qū)3-1-1,入射光纖4傳來的光從大螺孔3-1-2中進(jìn)入環(huán)形分光器的本體，然后通過圓環(huán)形發(fā)光區(qū)3-1-1傳播出來；頂面裝有一個(gè)體積很小的貼片式溫度傳感器3-3 (標(biāo)準(zhǔn)配件，可外購(gòu))和一圈圓環(huán)狀的柔性座墊3-4 (用于支撐水果，同時(shí)防止環(huán)形光源光直接進(jìn)入聚光透鏡)，柔性座墊通?？捎孟鹉z制作。上述環(huán)形分光器優(yōu)選利于光線傳導(dǎo)的材料(如光學(xué)級(jí)的壓克力/PC材料；可外購(gòu)獲得)制作。如圖2a、圖2c、圖3所示，所述柔性遮光罩3_2選用遮光、柔軟易變形的材料制作(如黑色橡膠)，主體做成褶子狀；底部的一柱形塑料圈上開有內(nèi)螺紋，用于和環(huán)形分光器連接。當(dāng)水果放到柔性遮光罩3-2時(shí)，柔性遮光罩會(huì)被壓縮變形，頭部外張唇可與水果表面緊密貼合，便可以隔絕外界光，同時(shí)可以保護(hù)水果表面不受損傷。如圖2a、圖2b、圖5所示，所述透鏡光纖連接器3-7為上大下小的漏斗狀(頭部口徑大尾部口徑小)。頭部?jī)?nèi)壁上制有內(nèi)螺紋,用于固定兩個(gè)內(nèi)套筒3-6 (內(nèi)套筒的外圓周面制有相配合的外螺紋)，兩個(gè)內(nèi)套筒之間便可固定聚光透鏡3-5，而且可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)聚光透鏡的上下位置；尾部也開有內(nèi)螺紋，用于固定出射光纖(用通用光纖螺栓固定)；尾部小徑圓柱外部有三個(gè)周向均布的外凸光孔3-7-1，長(zhǎng)螺釘3-8通過環(huán)形分光器3-1側(cè)面的螺紋孔徑向伸入到外凸光孔3-7-1中，使透鏡光纖連接器3-7得以固定。
權(quán)利要求1.稱重功能的小型球形水果糖酸比快速無損檢測(cè)裝置，包括光源(5)以及通過數(shù)據(jù)線連接的計(jì)算機(jī)(I)、觸摸顯示屏(2)和光譜儀(7);其特征在于該裝置還配置一稱重-光照系統(tǒng)，所述光源發(fā)出的檢測(cè)光通過入射光纖(4)輸入該稱重-光照系統(tǒng)(3)，所述光譜儀通過出射光纖(6)接收該稱重-光照系統(tǒng)輸出的透射光； 所述的稱重-光照系統(tǒng)由稱重系統(tǒng)和光照系統(tǒng)組成； 所述稱重系統(tǒng)包括底座(3-11)、固定在底座上方的稱重傳感器(3-10)以及固定在稱重傳感器上方的隔板(3-9);所述隔板中心制有一用于敷設(shè)出射光纖的圓孔； 所述光照系統(tǒng)包括固定在隔板上的環(huán)形分光器(3-1)、安裝在環(huán)形分光器頂部的柔性遮光罩(3-2)、定位在環(huán)形分光器中央的聚光透鏡(3-5)以及固定在環(huán)形分光器頂端端面的溫度傳感器(3-3)和柔性座墊(3-4);所述環(huán)形分光器的頂端端面制有一用于發(fā)射檢測(cè)光的圓環(huán)形發(fā)光區(qū)(3-1-1)，壁部制有一連接入射光纖并導(dǎo)入檢測(cè)光的大螺孔(3-1-2);所述聚光透鏡由一透鏡光纖連接器(3-7)托持定位，所述出射光纖也由透鏡光纖連接器固定在聚光透鏡的下方，以接收聚光透鏡發(fā)出的透射光并輸送至光譜儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶稱重功能的小型球形水果糖酸比快速無損檢測(cè)裝置，其特征在于:所述透鏡光纖連接器呈頭部大尾部小的漏斗狀，頭部?jī)?nèi)壁上制有用于配合兩個(gè)內(nèi)套筒(3-6)的內(nèi)螺紋；尾部?jī)?nèi)壁上制有用于固定出射光纖的內(nèi)螺紋；尾部的外表面還制有三個(gè)周向均布的外凸光孔(3-7-1),每個(gè)外凸光孔均與一從環(huán)形分光器徑向伸出的長(zhǎng)螺釘(3-8)配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶稱重功能的小型球形水果糖酸比快速無損檢測(cè)裝置，所述聚光透鏡由可調(diào)間距的內(nèi)套筒定位在透鏡光纖連接器的上部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶稱重功能的小型球形水果糖酸比快速無損檢測(cè)裝置，所述光源為功率可調(diào)的鹵素?zé)艄庠础?br> 專利摘要本實(shí)用新型涉及帶稱重功能的小型球形水果糖酸比快速無損檢測(cè)裝置。所要解決的技術(shù)問題是提供的裝置應(yīng)具有鑒別速度快、檢測(cè)精度高、適用面廣以及操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。技術(shù)方案是帶稱重功能的小型球形水果糖酸比快速無損檢測(cè)裝置，包括光源及計(jì)算機(jī)、觸摸顯示屏和光譜儀；其特征在于該裝置還配置了稱重-光照系統(tǒng)；稱重-光照系統(tǒng)由稱重系統(tǒng)和光照系統(tǒng)組成；稱重系統(tǒng)包括底座、稱重傳感器及隔板；隔板中心制有一圓孔；光照系統(tǒng)包括環(huán)形分光器、柔性遮光罩、聚光透鏡及溫度傳感器和柔性座墊；環(huán)形分光器的頂端端面制有一圓環(huán)形發(fā)光區(qū)，壁部制有一大螺孔；聚光透鏡由一透鏡光纖連接器托持定位，出射光纖也由透鏡光纖連接器固定在聚光透鏡的下方。
文檔編號(hào)G01N21/25GK202928947SQ201220556860
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者謝麗娟, 應(yīng)義斌, 王愛臣 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)