CN103163217A - 声表面波谐振器串联检测系统及其检测方法 - Google Patents
声表面波谐振器串联检测系统及其检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种声表面波谐振器串联检测系统及其检测方法，所述检测系统包括谐振检测器，直流电源，数字计数器，数字计数器通过RS232通讯接口与计算机连接，谐振检测器设置于屏蔽箱内，该谐振检测器具有两个探头，两个探头之间用于放置待检测的番荔枝；使用所述检测系统对番荔枝储存期进行检测的方法包括以下步骤：步骤一：放置待测番荔枝于检测系统的两个探头之间；步骤二：对待测番荔枝进行测量，由数字计数器采集谐振检测器的负载频率；步骤三：由计算机读取数字计数器采集的负载频率数据，按计算出番荔枝储存时间。本发明能够快速、简便、准确的检测出番荔枝的储存时间，测定结果客观可靠。
Description
技术领域
本发明涉及番荔枝储存期的检测装置，尤其是一种声表面波谐振器串联检测系统，及使用该声表面波谐振器串联检测系统对番荔枝储存期进行检测的方法。
背景技术
番荔枝（Annona squamosa）源于热带美洲，属荔枝科，十七世纪传入中国，中文名香梨、佛头果、释迦果、番妻子等，是一种半落叶性小乔木，现广泛分布于世界热带和较温暖的亚热带地区，具有较高的营养价值和经济价值。但由于番荔枝鲜果极易腐烂，不耐储运。目前，国内番荔枝果实成熟后绝大多数仅限于产地自销，难以远销非产地市场，使其大量积压，出现烂果，更不能出口创汇而造成严重的经济损失。
成熟度是影响番荔枝果实贮藏寿命和品质的主要因素之一。一般认为番荔枝果实须在硬熟期采收。传统的判断水果成熟度方法是根据人工感官观察果皮的颜色、果肉硬度、香气等参数来判断，该方法虽可区分水果在储存过程中的变化，但判断结果因评价人员个体差异、健康状况等因素影响导致重复性和参考性均较差。其它方法比如理化检验方法虽可以反应水果样品的新鲜度情况，但是实验操作繁琐、所需时间久、难以满足快速无损检测的需要。仪器分析方法，如气相色谱法（GC）和气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)，虽可精确分析不同储存期水果样品的挥发气体成分等信息，但这些检测方法检测费用昂贵、检测周期长，特别是所得气味成分都是样品经分离后的产物，需把产物重组后才可作对比，所以测试结果都难代表样品的整体性。此外，仪器分析通常对操作人员的熟练程度有较大的依赖。因此，迫切需要一种可以快速无损的判断番荔枝储存时间的新型检测技术。
声表面波(SAW)技术诞生于上世纪七十年代，该方法为制作尺寸小、高灵敏度、高集成度的检测设备提供了基础。目前，已有许多基于声表面波器件的检测应用报道。在食品和生物检测领域也有广泛应用，如牛奶中细菌的检测，细菌生长情况监测，血浆中盐分分析，胰腺脂肪酶检测，尿液分析。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种声表面波谐振器串联检测系统及其检测方法，能够快速、简便、准确的检测出番荔枝的储存时间，测定结果客观可靠。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明一种声表面波谐振器串联检测系统，包括谐振检测器，为所述谐振检测器提供电能的直流电源，与所述谐振检测器连接用于采集该谐振检测器负载频率的数字计数器，所述数字计数器通过RS232通讯接口与计算机连接，所述谐振检测器设置于屏蔽箱内，该谐振检测器具有两个探头，两个探头之间用于放置待检测的番荔枝。
所述谐振检测器选用ST切型石英作为压电基底材料，采用精密光刻工艺制成频率为433MHz的高频单端声表面波谐振器。
一种利用上述声表面波谐振器串联检测系统对番荔枝储存期进行检测的方法，包括以下步骤：
步骤一：将待测番荔枝放置于声表面波谐振器串联检测系统的两个探头之间；
步骤二：打开声表面波谐振器串联检测系统，对待测番荔枝进行测量，由数字计数器采集谐振检测器的负载频率 
；
步骤三：由计算机读取数字计数器采集的负载频率
数据，按下述公式计算出番荔枝储存时间为：
与现有技术相比本发明的有益效果是：采用上述技术方案，利用了番荔枝在433MHz声表面波作用下，待测番荔枝随储存时间的增加，声表面波负载频率呈线性下降这一规律，能够快速、简便、准确的检测出番荔枝的储存时间，测定结果客观可靠。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是番荔枝的质量随存储时间变化的图表；
图3是番荔枝的声表面波谐振器输出频率
随存储时间变化的图表。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种声表面波谐振器串联检测系统，包括谐振检测器2，为所述谐振检测器2提供电能的直流电源3（例如，DF1741SB3A，宁波中策电子股份有限公司），与所述谐振检测器2连接用于采集该谐振检测器2负载频率的数字计数器4（例如，通用计数器EE3386，江苏新电联科技股份有限公司），所述数字计数器4通过RS232通讯接口与计算机5连接，其特征在于：所述谐振检测器2设置于屏蔽箱1内，该谐振检测器2具有两个探头6，两个探头6之间用于放置待检测的番荔枝7。作为优选，所述谐振检测器2选用ST切型石英作为压电基底材料，采用精密光刻工艺制成频率为433MHz的高频单端声表面波谐振器。
利用上述声表面波谐振器串联检测系统对番荔枝储存期进行检测的方法，包括以下步骤：
步骤一：将待测番荔枝7放置于声表面波谐振器串联检测系统的两个探头6之间；
步骤二：打开声表面波谐振器串联检测系统，对待测番荔枝7进行测量，由数字计数器4采集谐振检测器2的负载频率
；
步骤三：由计算机5读取数字计数器4采集的负载频率
数据，按下述公式计算出番荔枝储存时间为：
获得上述番荔枝储存时间计算公式的实验方法如下：
将番荔枝分别编号为1号～15号，每天同一时间分别测量它们的质量和声表面波谐振器频率响应。
1号番荔枝样品中储存过程中的变化为，第1天的样品水分充足较为硬实，果皮呈绿色，外观完整无腐败开裂。至第5天，1号番荔枝样品部分水分散失，果实软化，果皮开始裂开，果鳞部分变黑。至第8天，番荔枝果实水分散失较多，黑变程度加剧，果实开裂，果肉颜色从乳白逐渐变黄并伴有汁液从裂缝流出，果实明显变质。
在储存过程中，番荔枝样品由于失水等原因引起质量下降，如图2所示。第2天，番荔枝样品失重比例并不明显。第3天和第4天重量轻微下降，但都低于5%的范围。自第5天开始，失重变化率高于5%，并且随着贮存时间的增加，番荔枝质量变化率呈线性上升趋势。至第11天，质量下降接近20%。可见，在实验过程中，后半段过程中番荔枝样品的质量变化率较大。
在相同实验条件下，采用声表面波谐振器串联检测系统对番荔枝样品进行测量，声表面波谐振器串联检测系统对不同存储时间的番荔枝样品具有较好的灵敏度。随着储存时间的增加， 番荔枝样品的检测频率值呈现下降的趋势，第1天大约为410MHz，而第11天下降到290MHz左右，几乎呈线性变化的特征。
根据图3中不同贮存时间的番荔枝的检测频率点进行线性拟合，可以得到声表面波谐振器输出频率
与贮存时间
之间的关系：
其中R为相关系数，
将上式进行一次变换，得到番荔枝储存时间预测公式：
Claims (3)
1.一种声表面波谐振器串联检测系统，包括谐振检测器（2），为所述谐振检测器（2）提供电能的直流电源（3），与所述谐振检测器（2）连接用于采集该谐振检测器（2）负载频率的数字计数器（4），所述数字计数器（4）通过RS232通讯接口与计算机（5）连接，其特征在于：所述谐振检测器（2）设置于屏蔽箱（1）内，该谐振检测器（2）具有两个探头（6），两个探头（6）之间用于放置待检测的番荔枝。
2.根据权利要求1所述的声表面波谐振器串联检测系统，其特征在于：所述谐振检测器（2）选用ST切型石英作为压电基底材料，采用精密光刻工艺制成频率为433MHz的高频单端声表面波谐振器。
3.一种利用权利要求1或2所述的声表面波谐振器串联检测系统对番荔枝储存期进行检测的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：将待测番荔枝放置于声表面波谐振器串联检测系统的两个探头（6）之间；
步骤二：打开声表面波谐振器串联检测系统，对待测番荔枝进行测量，由数字计数器（4）采集谐振检测器（2）的负载频率 
；
步骤三：由计算机（5）读取数字计数器（4）采集的负载频率
数据，按下述公式计算出番荔枝储存时间为：
。
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