CN104764863B - 一种坚果果肉饱满度检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种坚果果肉饱满度检测装置和方法。该装置设置有用于向待检测坚果发送方波信号的方波信号RF模块、用于检测坚果的反馈的电磁波传感器、用于对反馈信号进行处理得到检测数据的信号处理电路、用于对检测数据进行处理判断坚果果肉饱满度的CPU；电磁波传感器的输出端与信号处理电路的输入端相连，信号处理电路的输出端与CPU的数据输入端相连，电源向CPU和方波信号RF模块供电。通过设置方波信号RF模块和电磁波传感器，向待检测坚果发送方波信号，检测坚果对方波信号的反馈信号，将反馈信号经信号处理电路处理后发送到CPU与预存的数据进行对比，对坚果果肉的饱满度进行判断，检测过程简单快速，不影响坚果果肉的品质。

Description

一种坚果果肉饱满度检测装置和方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种坚果果肉饱满度检测装置和方法。

背景技术

坚果(干果)生产、加工是关系我国中部、西部地区农民致富的重要产业，如核桃、仁杏、板栗、碧根果等多种坚果产品至今仍未真正做到科学定标定价或按质论价，其质量标准也还未健全。随着人们生活水平的提高，竞争日益激烈，研究者在保证产量的同时还加强了品质的研究，如出仁率、壳厚、大小、脂肪含量、蛋白质含量、钙、铁、锌、硒等重要元素含量等。因而对测定坚果的蛋白质、脂肪、纤维素、维生素等营养要素和碳水化合物含量，进而确定坚果的品质、定价、储藏和加工生产有着重要意义。

对于脂肪、水分、和其它营养成分含量等单一指标的测量有很多方法，概括起来有化学方法、物理方法等。化学方法精度高，但测量过程需加入各种试剂等待反应完成，耗时费事，不易用于工业自动化生产的在线测量以及种植生长过程在线检测；而且对于这些非液态物质，化学测量前先要取样制得液体样品，更影响测定速度。凯氏定氮法测蛋白质总量，油重法测粗脂肪含量，这些方法耗时均较长。

物理方法可分为电极法和光谱法等两大类。光学测量主要是用光谱分析法，如原子吸光光度法测钙含量，分光光度法测磷含量，1,10—菲绕啉光度法测铁含量，原子吸收光谱法测锌含量，但是这些仪器成本高，而且也必须先制得样本，不能实现实时在线检测各种营养含量。因此，难以适合田间作业，更不可能普及成为民用产品。电学测量，主要是测定溶液或果品的电阻率，不同营养含量其电阻率不同。这种方法的最大不足是对果实破坏后才能检测，且速度也慢，实用性同样不能令人满意。也有学者用X射线技术、透射和反射太赫兹时域光谱法实现核桃内部品质无损检测，但是，X射线技术对人体有危害，对食物有残留对健康不利；透射和反射太赫兹时域光谱法对于果实较厚时，则不敏感，检测误差大。

发明内容

本发明提供了一种坚果果肉饱满度检测装置和方法，其通过设置方波信号RF模块和电磁波传感器，由方波信号RF模块向待检测坚果发送方波信号，电磁波传感器检测待检测坚果对方波信号的反馈信号，将反馈信号经信号处理电路处理后发送到CPU与预存的数据进行对比，对坚果果肉的饱满度进行判断，检测过程简单快速，不影响坚果果肉的品质。

为实现上述设计，本发明采用以下技术方案：

一方面采用一种坚果果肉饱满度检测装置，包括外壳和电源，所述外壳内设置有用于向待检测坚果发送方波信号的方波信号RF模块、用于检测坚果的方波信号的反馈信号的电磁波传感器、用于对所述电磁波传感器接收到的反馈信号进行处理得到检测数据的信号处理电路、用于对所述检测数据进行处理判断坚果果肉饱满度的CPU；所述电磁波传感器的输出端与所述信号处理电路的输入端相连，所述信号处理电路的输出端与所述CPU的数据输入端相连，所述电源向所述CPU和方波信号RF模块供电。

其中，所述信号处理电路包括放大器、滤波器和模数转换器，所述放大器的输入端与所述电磁波传感器的输出端相连；所述放大器的输出端与所述滤波器的输入端相连；所述滤波器的输出端与所述模数转换器的输入端相连；所述模数转换器的输出端与所述CPU的数据输入端相连。

其中，还包括方波信号功放和I/O接口；所述I/O接口的输入端与所述CPU相连；所述I/O接口的输出端与所述方波信号功放的输入端相连；所述方波信号功放的输出端与所述方波信号RF模块的输入端相连。

其中，还包括用于发送所述CPU的判断结果的网络模块，所述网络模块与所述CPU相连。

其中，还包括用于显示坚果果肉饱满度的显示器，所述显示器与所述CPU相连。

其中，所述方波信号RF模块的天线为平面式天线。

另一方面采用一种坚果果肉饱满度检测方法，包括：

向待检测坚果发送电磁脉冲波，所述电磁脉冲波为方波信号；

接收所述待检测坚果对所述电磁脉冲波的反馈信号；

提取所述反馈信号的特征值；

将所述特征值与预存的基于特征值的坚果果肉饱满度的模型对比，获取所述待检测坚果的果肉饱满度。

其中，所述反馈信号包括电磁脉冲波的反射、散射、漫射和透射信号；

所述提取所述反馈信号的特征值，具体为：

将所述反射、散射、漫射和透射信号进行滤波和放大，再将滤波和放大后的信号重构得到特征信号幅度及信号的相位的大小变化量；

所述基于特征值的坚果果肉饱满度的模型，具体为：信号的相位的大小变化量与果肉饱满度的关系的模型。

其中，所述将所述特征值与预存的基于特征值的坚果果肉饱满度的模型对比，获取所述待检测坚果的果肉饱满度之后，还包括：

将所述待检测坚果的果肉饱满度通过显示器显示和通过网络向上位机发送。

本发明的有益效果为：通过设置方波信号RF模块和电磁波传感器，由方波信号RF模块向待检测坚果发送方波信号，电磁波传感器检测待检测坚果对方波信号的反馈信号，将反馈信号经信号处理电路处理后发送到CPU与预存的数据进行对比，对坚果果肉的饱满度进行判断，检测过程简单快速，不影响坚果果肉的品质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施方式中提供的一种坚果果肉饱满度检测装置的结构方框图。

图2是本发明具体实施方式中提供的一种坚果果肉饱满度检测方法的第一个实施例的方法流程图。

图3是本发明具体实施方式中提供的一种坚果果肉饱满度检测方法的第二个实施例的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，其是本发明具体实施方式中提供的一种坚果果肉饱满度检测装置的结构方框图。如图所示，该坚果果肉饱满度检测装置，包括外壳和电源111，所述外壳内设置有用于向待检测坚果发送方波信号的方波信号RF模块108、用于检测坚果的方波信号的反馈信号的电磁波传感器102、用于对所述电磁波传感器102接收到的反馈信号进行处理得到检测数据的信号处理电路、用于对所述检测数据进行处理判断坚果果肉饱满度的CPU101；所述电磁波传感器102的输出端与所述信号处理电路的输入端相连，所述信号处理电路的输出端与所述CPU101的数据输入端相连，所述电源111向所述CPU101和方波信号RF模块108供电。

优选地，所述信号处理电路包括放大器103、滤波器104放大器103和模数转换器105，所述放大器103的输入端与所述电磁波传感器102的输出端相连；所述放大器103的输出端与所述滤波器104的输入端相连；所述滤波器104的输出端与所述模数转换器105的输入端相连；所述模数转换器105的输出端与所述CPU101的数据输入端相连。

优选地，还包括方波信号功放107和I/O接口106；所述I/O接口106的输入端与所述CPU101相连；所述I/O接口106的输出端与所述方波信号功放107的输入端相连；所述方波信号功放107的输出端与所述方波信号RF模块108的输入端相连。

优选地，还包括用于发送所述CPU101的判断结果的网络模块109，所述网络模块109与所述CPU101相连。

进一步地，所述网络模块109包括USB、485总线或蓝牙。

优选地，还包括用于显示坚果果肉饱满度的显示器112，所述显示器112与所述CPU101相连。

进一步地，所述显示器112为液晶显示器。

优选地，所述方波信号RF模块108的天线为平面式天线。

测量时，接通电源111，针对不同种类的坚果，对应有不同的参考数据，在显示器112中显示有坚果种类的选项，通过操作按钮110选择执行检测的种类，例如核桃201、板栗、红枣、银杏等，将坚果贴近电磁波传感器102，方波信号RF模块108向坚果发送方波信号，电磁波传感器102进行反馈信号的检测，由放大器103、滤波器104和模数转换器105组成的信号处理电路的所述反馈信号进行处理后传输到CPU101，CPU101根据参考数据进行对比后将判断结果通过显示器112显示。

为了进一步精确检测结果，降低能耗，根据坚果的种类不同，选择不同的功率或频率的方波信号，具体有CPU101通过I/O接口106向方波信号功放107发送类型指令控制方波信号RF模块108实现。网络模块109的设置方便数据传输，对坚果的总体品质进行统计，以便实现数据的深度挖掘，提高农业生产效率。

为了实现本方案中装置的便携性，降低产品体积，方波型号RF模块108的天线为平面式天线或PCB式天线。为了进一步提高检测精确度，PCB式天线的基板为FR4基板、陶瓷基板或铁氟龙基板，从而降低对方波信号的干扰。

平面式天线是指绕线在同一平面内完成的天线，为了保持天线的结构，可以设置一附着板，平面式天线附于所述附着板上；或者在PCB板上时刻形成天线。

综上所述，通过设置方波信号RF模块和电磁波传感器，由方波信号RF模块向待检测坚果发送方波信号，电磁波传感器检测待检测坚果对方波信号的反馈信号，将反馈信号经信号处理电路处理后发送到CPU与预存的数据进行对比，对坚果果肉的饱满度进行判断，检测过程简单快速，不影响坚果果肉的品质。

以下本发明提供的一种坚果果肉饱满度检测方法的实施例，该坚果果肉饱满度检测方法基于上述的坚果果肉饱满度检测装置实现。

请参考图2，其是本发明实施例提供的一种坚果果肉饱满度检测方法的第一实施例的方法流程图。如图所示，该坚果果肉饱满度检测方法，包括：

步骤S301：向待检测坚果发送电磁脉冲波，所述电磁脉冲波为方波信号。

步骤S302：接收所述待检测坚果对所述电磁脉冲波的反馈信号。

步骤S303：提取所述反馈信号的特征值。

步骤S304：将所述特征值与预存的基于特征值的坚果果肉饱满度的模型对比，获取所述待检测坚果的果肉饱满度。

通过设置方波信号RF模块和电磁波传感器，由方波信号RF模块向待检测坚果发送方波信号，电磁波传感器检测待检测坚果对方波信号的反馈信号，将反馈信号经信号处理电路处理后发送到CPU与预存的数据进行对比，对坚果果肉的饱满度进行判断，检测过程简单快速，不影响坚果果肉的品质。

请参考图3，其是本发明实施例提供的一种坚果果肉饱满度检测方法的第二实施例的方法流程图。如图所示，该坚果果肉饱满度检测方法，包括：

步骤S401：向待检测坚果发送电磁脉冲波，所述电磁脉冲波为方波信号。

步骤S402：接收所述待检测坚果对所述电磁脉冲波的反馈信号。

所述反馈信号包括电磁脉冲波的反射、散射、漫射和透射信号。

不同的坚果的大小、果壳等各种属性各不相同，对应的检测效果也各有差异，为了使得检测结果准确，将坚果对方波信号的反馈进行全面检测。

步骤S403：将所述反射、散射、漫射和透射信号进行滤波和放大，再将滤波和放大后的信号重构得到特征信号幅度及信号的相位的大小变化量。

步骤S404：将所述特征值与预存的基于特征值的坚果果肉饱满度的模型对比，获取所述待检测坚果的果肉饱满度。

所述基于特征值的坚果果肉饱满度的模型，具体为：信号的相位的大小变化量与果肉饱满度的关系的模型。

步骤S405：将所述待检测坚果的果肉饱满度通过显示器显示和通过网络向上位机发送。

综上所述，通过设置方波信号RF模块和电磁波传感器，由方波信号RF模块向待检测坚果发送方波信号，电磁波传感器检测待检测坚果对方波信号的反馈信号，将反馈信号经信号处理电路处理后发送到CPU与预存的数据进行对比，对坚果果肉的饱满度进行判断，检测过程简单快速，不影响坚果果肉的品质。同时，检测结果的发送也有利于数据的统计，便于后续对检测数据的分析。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种坚果果肉饱满度检测装置，其特征在于，包括外壳和电源，所述外壳内设置有用于向待检测坚果发送方波信号的方波信号RF模块、用于检测坚果的方波信号的反馈信号的电磁波传感器、用于对所述电磁波传感器接收到的反馈信号进行处理得到检测数据的信号处理电路、用于对所述检测数据进行处理提取特征值，并根据所述特征值判断坚果果肉饱满度的CPU；所述电磁波传感器的输出端与所述信号处理电路的输入端相连，所述信号处理电路的输出端与所述CPU的数据输入端相连，所述电源向所述CPU和方波信号RF模块供电。

2.根据权利要求1所述的一种坚果果肉饱满度检测装置，其特征在于，所述信号处理电路包括放大器、滤波器和模数转换器，所述放大器的输入端与所述电磁波传感器的输出端相连；所述放大器的输出端与所述滤波器的输入端相连；所述滤波器的输出端与所述模数转换器的输入端相连；所述模数转换器的输出端与所述CPU的数据输入端相连。

3.根据权利要求1所述的一种坚果果肉饱满度检测装置，其特征在于，还包括方波信号功放和I/O接口；所述I/O接口的输入端与所述CPU相连；所述I/O接口的输出端与所述方波信号功放的输入端相连；所述方波信号功放的输出端与所述方波信号RF模块的输入端相连。

4.根据权利要求1所述的一种坚果果肉饱满度检测装置，其特征在于，还包括用于发送所述CPU的判断结果的网络模块，所述网络模块与所述CPU相连。

5.根据权利要求1所述的一种坚果果肉饱满度检测装置，其特征在于，还包括用于显示坚果果肉饱满度的显示器，所述显示器与所述CPU相连。

6.根据权利要求1所述的一种坚果果肉饱满度检测装置，其特征在于，所述方波信号RF模块的天线为平面式天线。

7.一种坚果果肉饱满度检测方法，其特征在于，包括：

向待检测坚果发送电磁脉冲波，所述电磁脉冲波为方波信号；

接收所述待检测坚果对所述电磁脉冲波的反馈信号；

提取所述反馈信号的特征值；

将所述特征值与预存的基于特征值的坚果果肉饱满度的模型对比，获取所述待检测坚果的果肉饱满度。

8.根据权利要求7所述的一种坚果果肉饱满度检测方法，其特征在于，所述反馈信号包括电磁脉冲波的反射、散射和透射信号；

所述提取所述反馈信号的特征值，具体为：

将所述反射、散射和透射信号进行滤波和放大，再将滤波和放大后的信号重构得到特征信号幅度及信号的相位的大小变化量；

所述基于特征值的坚果果肉饱满度的模型，具体为：信号的相位的大小变化量与果肉饱满度的关系的模型。

9.根据权利要求7所述的一种坚果果肉饱满度检测方法，其特征在于，所述将所述特征值与预存的基于特征值的坚果果肉饱满度的模型对比，获取所述待检测坚果的果肉饱满度之后，还包括：

将所述待检测坚果的果肉饱满度通过显示器显示和通过网络向上位机发送。