一种快速无损水果质地的检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种水果检测装置，尤其涉及一种快速无损水果质地的检测装 置。
【背景技术】
[0002] 我国是一个农业大国，每年水果产量巨大，但是由于水果产后的检测与分级技术 仍然比较落后，因此水果的出口率依然很低。同时，随着我国的发展，人民生活水平不断提 高，人们对水果的内部品质要求也越来越高。质地作为评判水果口感和成熟度的一项关键 指标，被广泛运用在了水果种植、采后保存、采后加工以及食用评估等方面。
[0003] 传统的水果质地检测方法采用的是穿刺法，其主要步骤是采用一个手持式硬度 计，将压头插入果实一定的深度，该过程中最大的力则记为果实的硬度。但是，该方法存在 不易校准、受人为因素影响大、不可重复并且是有损检测等缺点，因此我们需要找到一种快 速无损检测的方式来实现水果质地的检测。声学振动法是目前最常用且有效的水果质地无 损检测方法之一。
[0004] 在声学振动法中，检测振动的传感器包括接触式传感器和非接触式传感器。接触 式传感器由于会影响被测物体的自由振动而无法准确测量水果的振动特性。非接触式传感 器主要包括了麦克风和激光多普勒传感器。但是，麦克风的缺点在于容易受环境噪声的影 响，应用局限性较大。激光多普勒测振技术作为一种光学的检测方式，具有不影响被测物体 自由振动和不受环境噪声影响等独到的优势，因此十分适合用于声学振动法检测水果的质 地。现有的基于激光多普勒测振检测水果质地的技术中，均是采用扫频信号作为水果的激 励信号，该方式的缺点是检测速度慢，频率需要逐渐增大或减小以寻找水果的共振频率，因 此无法满足在线检测或者消费者现场使用的需求。 【实用新型内容】
[0005] 为了解决现有激光多普勒测振技术用于水果质地检测耗时的问题，本实用新型目 的在于提供一种快速无损水果质地的检测装置，基于激光多普勒测振技术，采用冲击振动 的方式用于快速获取水果的振动信息，同时结合相应的信号处理方法和化学计量学方法， 建立水果的质地预测模型，实现水果质地的快速无损检测。
[0006] 本实用新型采用的技术方案是：
[0007] 本实用新型包括信号发生器、振动控制器、功率放大器、振动发生机、扩展台和 IEPE加速度传感器、激光多普勒测振模块、数据采集卡和三脚架；振动控制器与信号发生 器连接，振动控制器的输出端经功率放大器与振动发生机连接，振动发生机与扩展台刚性 连接，扩展台上固定安装有IEPE加速度传感器，水果放置在扩展台上，IEPE加速度传感器 与振动控制器连接，激光多普勒测振模块由激光探测头以及与激光探测头连接的激光多普 勒测振控制器组成；激光探测头竖直向下安装在三脚架上，激光探测头的激光束垂直于扩 展台面并投射到水果上表面顶部处，数据采集卡的两路输入端分别与激光多普勒测振控制 器和ΙΕΡΕ加速度传感器的输出端连接，数据采集卡的输出端与数据存储模块连接。
[0008] 所述的激光探测头的聚焦镜头与水果上表面顶部的垂直距离大于激光探测头最 小工作距离。
[0009] 所述的信号发生器发出激励信号至振动控制器，并经功率放大器放大后控制振动 发生机工作，该激励信号是脉冲信号。
[0010] 与【背景技术】相比，本实用新型具有的有益效果是：
[0011] 本实用新型通过采用冲击振动的方式，大大缩短了激光多普勒测振技术用于检测 水果质地的时间；同时，采用多振动特征参数结合水果质量和果形作为预测模型的输入参 数，提高了模型的预测精度和适应性。
【附图说明】
[0012] 图1是本实用新型的方法流程图。
[0013] 图2是本实用新型的装置结构示意图。
[0014] 图3是本实用新型实施例中一个激励梨振动的典型半正弦脉冲信号。
[0015] 图4是本实用新型实施例中一个典型的梨振动响应信号。
[0016] 图中：1、信号发生器；2、振动控制器；3、功率放大器；4、振动发生机；5、扩展台； 6、IEPE加速度传感器；7、水果；8、激光探测头；9、激光多普勒测振控制器；10、数据采集卡； 11、数据存储模块。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0018] 如图2所示，本实用新型装置包括振动控制系统和振动信号采集系统，具体包括 信号发生器1、振动控制器2、功率放大器3、振动发生机4、扩展台5和IEPE加速度传感器 6、激光多普勒测振模块、数据采集卡10和三脚架；振动控制器2与信号发生器1连接，振动 控制器2的输出端经功率放大器3与振动发生机4连接，振动发生机4与扩展台5刚性连 接，扩展台5上固定安装有IEPE加速度传感器6,水果放置在扩展台5上，IEPE加速度传感 器6与振动控制器4连接，激光多普勒测振模块由激光探测头8以及与激光探测头连接的 激光多普勒测振控制器9组成；激光探测头8竖直向下安装在三脚架上，激光探测头8的激 光束垂直于扩展台面并投射到水果上表面顶部处，数据采集卡10的两路输入端分别与激 光多普勒测振控制器9和IEPE加速度传感器6的输出端连接，数据采集卡10的输出端与 数据存储模块11连接。
[0019] 激光探测头8的聚焦镜头与水果上表面顶部的垂直距离大于激光探测头8最小工 作距离。
[0020] 信号发生器1发出激励信号至振动控制器2,并经功率放大器3放大后控制振动发 生机4工作，该激励信号是脉冲信号。
[0021] 如图1所示，本实用新型装置的检测过程包括以下步骤：
[0022] 步骤1)采集建模样品集：选择与待测水果同一批次的同种水果作为试验样本，试 验样本的水果依次采用以下所有步骤进行测量；
[0023] 步骤2)测定质量m :用电子天平逐一称重；
[0024] 步骤3)测定果形系数SI :分别沿水果赤道和"果梗-果萼"方向均匀间隔120° 测量水果的直径d和高h各3次，取平均值作为水果的直径歹和高用高和直径的比值作 为果形系数SI :
[0025] SI=Tlfd
[0026] 步骤4)采集振动响应信号：将各个水果置于振动台中心位置，振动台在激励信号 的控制下进行振动，用激光多普勒测振仪测量得到水果的振动响应数据；
[0027] 该激励信号指由信号发生器发出通过振动控制器输出，并经功率放大器放大后控 制振动发生机工作的信号，该激励信号是脉冲信号。
[0028] 用激光多普勒测振仪测量水果的振动响应信号的具体方式为：激光探头竖直向下 固定于三脚架上，调节激光探测头使激光束聚焦于水果上表面顶部，反射回的激光由激光 探测头接收，经激光多普勒测振控制器处理后获得水果的振动响应数据。
[0029]