CN110208194A - 水果成熟度检测装置及成熟度评价方法 - Google Patents

水果成熟度检测装置及成熟度评价方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110208194A
CN110208194A CN201910503479.3A CN201910503479A CN110208194A CN 110208194 A CN110208194 A CN 110208194A CN 201910503479 A CN201910503479 A CN 201910503479A CN 110208194 A CN110208194 A CN 110208194A
Authority
CN
China
Prior art keywords
maturity
fruit
chlorophyll
detection device
ratio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910503479.3A
Other languages
English (en)
Inventor
胡军
刘燕德
孙旭东
叶灵玉
欧阳爱国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
East China Jiaotong University
Original Assignee
East China Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by East China Jiaotong University filed Critical East China Jiaotong University
Priority to CN201910503479.3A priority Critical patent/CN110208194A/zh
Publication of CN110208194A publication Critical patent/CN110208194A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/08Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring diameters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G19/00Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/59Transmissivity
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/02Food
    • G01N33/025Fruits or vegetables

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明提供一种水果成熟度检测装置及水果成熟度评价方法,该装置包括依次连接的光源探头、单片机、AD转换模块以及硅光电池,所述光源探头与所述单片机电性连接,所述单片机与所述AD转换模块实现双向数据传输,所述AD转换模块与所述硅光电池电性连接,所述水果成熟度检测装置用于检测在不同波长情况下,所述硅光电池所输出的第一电压值以及第二电压值,并通过所述单片机计算出所述第一电压值与所述第二电压值之间的电压比值,根据所述电压比值确定水果成熟度。本发明提出的水果成熟度检测装置,可较为准确地检测水果的成熟度。

Description

水果成熟度检测装置及成熟度评价方法
技术领域
本发明涉及水果成熟度评价技术领域,特别涉及一种水果成熟度检测装置及成熟度评价方法。
背景技术
蜜橘是柑橘的一种,其多产于赣、闽、粤等交界处,蜜橘比柑和橙的体积小,皮为黄色且薄,易去除,光滑有光泽,果肉细嫩,味道甘甜可口,水份足,富含维生素C,营养价值高,性价比好。
随着人们生活水平的提高,对水果的味道、卖相、成熟度的需求提高。为了提高市场上水果的品质及竞争力,近年来许多学者对水果的成熟进行了大量的研究。其中对水果成熟检测的方法有:声学检测、近红外光谱无损检测、高光谱检测、电子鼻等方法。声学检测技术起源于最开始人工挑选西瓜的方法,这种方法适用于体积大、水分多的水果,例如:西瓜、香瓜等。击打水果时发出的信号维持时间短,因此同一个位置需要重复击打和录制。录制后的数据要进行去干扰处理,并对水果进行破坏性处理,通过化学计量的方法测量水果的糖度、酸度、水分等参数来判断水果内部的品质,将这些数据与音频信号进行分析,得出音频信号与水果内部品质之间的关系,从而实现无损检测的目的。高光谱检测法是通过高光谱摄像头将样本的图像采集下来,通过图像处理软件将图像数据进行处理,是以图像和光谱相结合的一种技术,其被广泛农业和食品等领域中。电子鼻法是一种仿生嗅觉方法,通过电子鼻测量水果成熟时散发出的物质种类和含量,从而判断水果的成熟度,这种方法的准确性与可靠性与传感器的质量有着密切的关系,近年来使用电子鼻来检测水果成熟度的文献较少。近红外光谱无损检测技术被广泛用于农产品和肉类品质检测,其具有操作简单、采样方便、受环境影响小等优点,采用合适的近红外光谱仪器采集光谱,并测量能够反映水果内部的品质的理化参数,建立相应的预测模型。传统判断蜜橘成熟度是通过有经验的果农观察蜜橘色泽、品尝果肉来判断的。
然而,采取传统的人工观察的方法来确定成熟度,受主观因素影响太大,且效率低,容易误判,造成市场上的蜜橘成熟度不一,严重影响蜜橘的整体品质,大大降低了蜜橘市场竞争力,因此急需设计一种能快速、准确的判断蜜橘的成熟度的无损检测装置,排除未成熟的蜜橘上市影响其整体的市场销售。
发明内容
鉴于上述状况,本发明的目的是为了解决技术中,采取传统的人工观察的方法来确定成熟度,受主观因素影响太大,且效率低,容易误判,造成市场上的蜜橘成熟度不一的问题。
本发明提出一种水果成熟度检测装置,其中,包括依次连接的光源探头、单片机、AD转换模块以及硅光电池,所述光源探头与所述单片机电性连接,所述单片机与所述AD转换模块实现双向数据传输,所述AD转换模块与所述硅光电池电性连接,所述水果成熟度检测装置用于检测在不同波长情况下,所述硅光电池所输出的第一电压值以及第二电压值,并通过所述单片机计算出所述第一电压值与所述第二电压值之间的电压比值,根据所述电压比值确定水果成熟度。
本发明提出的水果成熟度检测装置,通过测量不同采收期的蜜橘在两个不同波长的光照下,硅光电池所输出的电压值,再通过单片机内部计算出两个电压值的比值,并确定电压比值所在区间,确定蜜橘的成熟度。本发明提出的水果成熟度检测装置,操作简单,检测结果准确直观,能够较好地对水果的成熟度进行检测,具有良好的应用前景。
所述水果成熟度检测装置,其中,所述光源探头包括一底座,在所述底座内固定设有一隔板,在所述隔板的一侧设有灯珠,另一侧设有所述硅光电池,所述硅光电池与所述灯珠为电性连接。
所述水果成熟度检测装置,其中,所述灯珠的工作波长为650nm或724nm,所述灯珠的工作电压为3V,所述硅光电池的波长检测范围为320~1100nm。
本发明还提出一种水果成熟度评价方法,其中,应用如上述所述的水果成熟度检测装置检测得到不同波长下对应的电压比值,所述方法包括如下步骤:
采集水果的各项理化指标参数,其中所采集的理化指标项目至少包括叶绿素含量、可溶性固形物含量及酸度值;
以叶绿素、叶绿素与可溶性固形物含量的比值或叶绿素与固酸比的比值作为成熟度评价指标,将三组数据分别以3:1的比例分为建模集以及预测集;
根据任一所述成熟度评价指标以及对应的所述电压比值确定最佳建模模型,并根据所述最佳建模模型对水果的成熟度进行评价。
本发明提出的水果成熟度评价方法,采用上述的水果成熟度检测装置检测得到成熟度评价指标以及两个不同波长下的电压比值,其中成熟度评价指标包括叶绿素、叶绿素与可溶性固形物含量的比值或叶绿素与固酸比的比值,然后根据成熟度评价指标以及电压比值构建线性回归模型,以对水果成熟度进行评价并对上述水果成熟度检测装置的可靠性进行验证。
所述水果成熟度评价方法,其中,当以叶绿素为成熟度评价指标时,所述建模集对应的线性回归方程为:
y=0.95x+0.016
其中,y为建模集中的光谱强度值,x为建模集中的叶绿素含量值。
所述水果成熟度评价方法,其中,当以叶绿素为成熟度评价指标时,所述预测集对应的线性回归方程为:
y=0.91x+0.032
其中,y为预测集中的光谱强度值,x为预测集中的叶绿素含量值。
所述水果成熟度评价方法,其中,当以叶绿素为成熟度评价指标时,建模集以及预测集的相关系数分别为0.98和0.96,建模集以及预测集的均方根误差分别为0.49和0.59,建模集以及预测集的偏差分别为-6.1×10-8和-0.014。
所述水果成熟度评价方法,其中,所述理化指标项目还包括:重量、横径、纵径以及色差,其中测量重量的电子秤的量程为1000g,测量横径与纵径的游标卡尺的量程为200nm。
所述水果成熟度评价方法,其中,对水果叶绿素含量进行测量的方法为:
通过测量样品在两种波长范围的透射光系数来测量叶绿素含量,其中单次测量面积为2×3mm,单次测量范围为0.0~99.9SPAD。
所述水果成熟度评价方法,其中,糖度测量范围为0.0%~60.0%,酸度值测量范围为0.0~40g/L。
附图说明
图1为本发明中第一实施例提出的水果成熟度检测装置的系统结构示意图;
图2为图1所示的光源探头的结构示意图;
图3为本发明中第二实施例提出的水果成熟度检测方法的流程图;
图4为结合成熟度评价指标(叶绿素)以及基于光谱指数的蜜橘成熟度评价指数建立线性回归(LR)评价模型的示意图;
图5为线性回归(LR)评价模型的散点图;
图6为本发明中第二实施例中不同采收期V(650)/V(724)测量结果示意图;
图7为本发明中第二实施例中不同采收期R(650)/R(724)测量结果示意图;
图8为本发明中第二实施例中叶绿素与电压比的LR模型示意图。
主要符号说明:
光源探头 11 底座 110
单片机 12 隔板 111
AD转换模块 13 灯珠 112
硅光电池 14
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
采取传统的人工观察的方法来确定成熟度,受主观因素影响太大,且效率低,容易误判,造成市场上的蜜橘成熟度不一,严重影响蜜橘的整体品质,大大降低了蜜橘市场竞争力,因此急需设计一种能快速、准确的判断蜜橘的成熟度的无损检测装置,排除未成熟的蜜橘上市影响其整体的市场销售。
为了解决这一技术问题,本发明提出一种水果成熟度检测装置,请参阅图1 与图2,对于本发明第一实施例提出的水果成熟度检测装置,包括依次连接的光源探头11、单片机12、AD转换模块13以及硅光电池14,所述光源探头11与所述单片机12电性连接,所述单片机12与所述AD转换模块13实现双向数据传输,所述AD转换模块13与所述硅光电池14电性连接,所述水果成熟度检测装置用于检测在不同波长情况下,所述硅光电池14所输出的第一电压值以及第二电压值,并通过单片机计算出第一电压值与第二电压值之间的电压比值,根据电压比值确定水果成熟度。
上述的光源探头11包括一底座110,在该底座110内固定设有一隔板111,在隔板111的一侧设有灯珠112,另一侧设有硅光电池14,硅光电池14与灯珠 112为电性连接。其中,上述灯珠112的数量为2,且发射不同波长的光线。在本实施例中,上述灯珠112的工作波长为650nm或724nm,灯珠112的工作电压为3V,硅光电池14的波长检测范围为320~1100nm。在此需要补充的是,光源灯珠的分布需均匀且光照强度要合适,能够使光线在另一侧被检测到。硅光电池的布置需与两种波长的光源的距离相等,否则会造成误差。
在本发明中,该光源探头11采用3D打印技术制成,具体的,使用Pro/ ENGINEER软件对底座的三维模型进行设计,底座的中间开设小圆孔用于通过光源电线,在底座的一侧还设置方孔用于安装硅光电池,探头中间采用具有弹性的隔板111进行隔离,从而实现光源与硅光电池的隔离。随后,将模型转化成stl格式的文件,输入到UP BOX 3D打印机的配套软件中,将模型放置好之后,对打印机初始化设置,并对材料进行预热直到200度,打开3D打印机开关开始打印,打印好的模型后安装上光源和硅光电池,为防止材料透光,在灯座内壁贴上黑色胶布。
对上述的单片机12而言,系统采用的主控单元为STC89C52单片机,该单片机具有高速、功耗低、抗干扰强等特点。单片机芯片若需正常工作,需在芯片的外部接外部晶振电路,晶振频率为11.0592M。
对上述的AD转换模块13而言,采用的AD转换模块13为AD7705模块, AD7705配有串行通信接口可配置成三线或四线接口模式,其增益值、信号的极性以及更新速率可由软件灵活配置。输入端口分别为:AIN1+、AIN1-、AIN2+、 AIN2-,其中AIN1-和AIN2-两路都是接地的,两路输入信号都可接收0-5V的电压信号,正的信号端与负的信号端之间的电阻去掉之后可提高阻抗,内部可增益有1、2、4、8、16、32、64、128等多个倍率可设置,使用削波稳定技术使输入偏移量的漂移达到最小,变换器的增益漂移主要取决于内部电容器的温度,它不受漏电流的影响。CS是片选信号端口,低电平有效。RST为复位信号端口,低电平有效。DIN为串行信号输入端。SCK为串行时钟信号,若时钟信号为持续的串行信号,则可持续传送大数据,若为非连续信号,则可传递小数据。DOUT 为串行信号输出端。DRDY为逻辑输出端口,当其为高电平时,数据不能从芯片中读取,当其为低电平时单片机可以从芯片中读取数据。
表一:AD7705模块与单片机对应的接口
AD7705端口 单片机端口 功能 AD7705端口 单片机端口 功能
VCC 5.0V 5V供电 GND GND
CS P1.0 SPI片选 RST P1.1 SPI复位
DIN P1.2 SPI MOSI SCK P1.3 SPI时钟
DOUT P1.4 SPI MISO DRDY P1.5 满信号,数据准备好
对硅光电池14而言,本实验采用的是2DU10硅光电池,其采用单晶硅为光敏元件,外接放大以及调节零点漂移电路,最后输出电压。实验中将硅光电池接入到AD7705模块的CH1通道,正极接入到AIN1+,负极接入到AIN1-。硅光电池的波长检测范围为320~1100nm,在室温25℃的时候,其对700nm波长的光感应最为敏感,电压达到最高峰值。
本发明提出的水果成熟度检测装置,通过测量不同采收期的蜜橘在两个不同波长的光照下,硅光电池所输出的电压值,再通过单片机内部计算出两个电压值的比值,并确定电压比值所在区间,确定蜜橘的成熟度。本发明提出的水果成熟度检测装置,操作简单,检测结果准确直观,能够较好地对水果的成熟度进行检测,具有良好的应用前景。
请参阅图3至图5,对于本发明第二实施例提出的水果成熟度评价方法,应用如上述所述的水果成熟度检测装置检测得到不同波长下对应的电压比值,所述方法包括如下步骤:
S101,采集水果的各项理化指标参数,其中所采集的理化指标项目至少包括叶绿素含量、可溶性固形物含量及酸度值。
在本发明中,不仅需要测量上述的叶绿素含量、可溶性固形物含量及酸度值,还可根据实际需求测量水果(蜜橘)的重量、横纵径向以及色差。
重量测量:采用电子秤对蜜橘的重量进行测量,电子秤型号为 JM-B1000g/0.01,且具有置零功能,对应的量程最大为1000g,精确位数为小数点后两位。在测量前,应对样品进行清洁、去掉多余的果蒂等。实验前注意将电子秤校零,之后再开始称量,称量的结果保留一位小数,采用四舍五入法读数。
横纵径测量:采用游标卡尺对蜜橘的横纵径进行测量,游标卡尺的量程为 200mm,游标卡尺的材料采用65号钢,具有耐磨以及强度高等特点。采用游标卡尺的卡槽功能,横径通过游标卡尺卡住蜜橘的赤道部位来测量,只读取数据的整数部分,纵径通过卡尺卡住果蒂到底部的位置来测量。测量过程中需注意不能对样品进行挤压,应以刚好触碰果皮为佳。
色差测量:色差采用日本KonicaMinolta公司生产的小型色差仪CR-10,照明光源为充气式钨丝灯,感光元件为硅感光片,可以测量Lab和Lch两种数据。 Lab表示的是颜色空间,而Lch表示的是色调的变化。本实验采用Lab来测量蜜橘表皮的颜色,每批实验前使用TARGET按键测量白色聚乙烯板的Lab值作为色差参照,在蜜橘赤道采集点处采用CR-10色差仪测量蜜橘的色差(Lab),测量的时候尽量将色差仪的窗口都遮盖住,防止外界光的影响。
叶绿素测量:采用浙江托普仪器有限公司生产的SPAD-520叶绿素仪,来测量蜜橘果皮中的叶绿素含量。其通过测量样品在两种波长范围的透射光系数来测量叶绿素的含量,测量面积为2×3mm,测量范围为0.0-99.9SPAD。具体的,在实验前不放入任何测量物,轻轻按下叶绿素仪对仪器进行校正。在光谱采集点处,切下一小块果皮应大于叶绿素仪测量面积,小心去掉表皮中白色囊状物之后,采用SPAD-520叶绿素测量仪进行测量。实验过程中若出现滴滴两声,显示窗口显示ERROR,此时需将电源开关关闭,重新开启仪器,并对仪器进行校正后再继续测量。
可溶性固形物(糖度)和酸度测量:实验中需要使用日本ATAGO专用于测量柑橘的糖酸度计和德国Eppendorf移液枪。ATAGO糖酸度计能快速测量溶液的糖度和酸度,糖度测量范围为0.0%~60.0%,酸度测量范围为0.0~40g/L。
移液枪一般为实验室用来做理化实验的精密仪器,为了方便取用1ml的果汁,当移液枪中有液体的时候不能将移液枪横放或倒置,防止液体污染枪体。实验用水采用怡宝公司生产的纯净水或者去离子水,实验前需要对纯净水进行校验,测量出来的糖度和酸度均为0才能使用。为了防止果肉对实验的影响,用纱布将果汁过滤,进而测量其糖度含量;用移液枪取1ml果汁放入烧杯中,用纯净水稀释至50ml,搅拌均匀后用塑料滴管吸出,滴入日本爱拓专用于测量柑橘的糖酸度计测量酸度。
S102,以叶绿素、叶绿素与可溶性固形物含量的比值或叶绿素与固酸比的比值作为成熟度评价指标,将三组数据分别以3:1的比例分为建模集以及预测集。
在本发明中,采用Kennard-Stone方法将三组数据分别以3:1的比例分为建模集和预测集,样本总数为300个,建模集和预测集分别为225个和75个。
S103,根据任一所述成熟度评价指标以及对应的所述电压比值确定最佳建模模型,并根据所述最佳建模模型对水果的成熟度进行评价。
利用上述的水果成熟度检测装置检测不同时期的蜜橘,得到了不同波长下硅光电池的电压值之后,讲该电压比值可作为光谱指数进行建模。具体的,在本步骤中,表二为成熟度指标与光谱指数的建模结果。
表二:成熟度指标与光谱指数建模结果
从上表二中可以看出:线性回归模型最佳的是以叶绿素为成熟度评价指标的LR模型。其建模集相关系数和预测集相关系数分别为0.98和0.96,建模和预测均方根误差为0.49和0.59,建模和预测偏差为-6.1×10-8和-0.014。其最佳模型的建模结果如图4所示,建归模集和预测集线性回方程分别为y=0.95x+0.016 以及y=0.91x+0.032。
本发明提出的水果成熟度评价方法,采用上述的水果成熟度检测装置检测得到成熟度评价指标以及两个不同波长下的电压比值,其中成熟度评价指标包括叶绿素、叶绿素与可溶性固形物含量的比值或叶绿素与固酸比的比值,由于结合了成熟度评价指标以及电压比值构建了线性回归(LR)模型以对水果成熟度进行评价,提高了水果成熟度检测装置测试结果的准确性。
在此需要补充说明的是,为了验证基于可见/近红外光谱蜜橘成熟度评价模型是否适用,需要做相关实验来验证该模型的准确性。此次实验中选择60个不同采收期的蜜橘作为实验对象,使用可见/近红外光谱仪采集蜜橘的光谱,将探头放置在蜜橘的赤道部位,不漏光即可。同时采用叶绿素仪测量蜜橘果皮中叶绿素的含量,蜜橘样品的可见/近红外光谱如图5所示,提取光谱中649nm、 672nm、724nm、1100nm这四个波长的光谱值,并计算出基于光谱指数的蜜橘成熟度评价指数,将计算结果带入预测集线性回归方程中,其中线性回归模型的散点图如图5所示,可知基于可见/近红外光谱蜜橘成熟度评价模型预测相关系数和预测均方根误差分别为0.942和0.191。
为了进一步验证该水果检测系统的可靠性,采用基于单片机的蜜橘成熟度检测系统进行实验,实验过程中每个蜜橘的5个采集点上分别采用650m和 724nm的波长的光照进行照射,并记录其相应的电压值。对实验的结果进行数据分析,V(650)与V(724)的相关性为0.8192,其6个采收期的电压比值V(650)/V (724)如图6所示,其电压比值的平均值逐渐减小且逐渐平稳,与第三章实验中的叶绿素随采收期的变化相似。相应的成熟度光谱指数R(650)与R(724)的相关性为0.8453,R(650)/R(724)随采收期的变化如图7所示,其变化趋势与 V(650)/V(724)相似都是数值逐渐变小,偏差逐渐变小,前两个采收期 V(650)/V(724)随时间的变化比R(650)/R(724)慢,但后四个采收期V(650)/V(724) 随时间的变化比R(650)/R(724)快。
采用系统测量的两个波长光源下蜜橘漫反射的电压比值与成熟度评价指标 (叶绿素)建立多元线性回归模型,其模型的建模集相关系数与预测集相关系数分别为0.77和0.75,建模均方根误差与预测集均方根误差分为3.7和3.8。如图8为叶绿素与电压比值的多元线性回归模型,建模集的多元线性回归方程为 y=0.768x+1.865,预测集的多元线性回归方程为y=0.775x+2.432。因此,系统测量的电压值的比值可以用来评价蜜橘成熟度。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种水果成熟度检测装置,其特征在于,包括依次连接的光源探头、单片机、AD转换模块以及硅光电池,所述光源探头与所述单片机电性连接,所述单片机与所述AD转换模块实现双向数据传输,所述AD转换模块与所述硅光电池电性连接,所述水果成熟度检测装置用于检测在不同波长情况下,所述硅光电池所输出的第一电压值以及第二电压值,并通过所述单片机计算出所述第一电压值与所述第二电压值之间的电压比值,根据所述电压比值确定水果成熟度。
2.根据权利要求1所述的水果成熟度检测装置,其特征在于,所述光源探头包括一底座,在所述底座内固定设有一隔板,在所述隔板的一侧设有灯珠,另一侧设有所述硅光电池,所述硅光电池与所述灯珠为电性连接。
3.根据权利要求2所述的水果成熟度检测装置,其特征在于,所述灯珠的工作波长为650nm或724nm,所述灯珠的工作电压为3V,所述硅光电池的波长检测范围为320~1100nm。
4.一种水果成熟度评价方法,其特征在于,应用如上述权利要求1至3任一所述的水果成熟度检测装置检测得到不同波长下对应的电压比值,所述方法包括如下步骤:
采集水果的各项理化指标参数,其中所采集的理化指标项目至少包括叶绿素含量、可溶性固形物含量及酸度值;
以叶绿素、叶绿素与可溶性固形物含量的比值或叶绿素与固酸比的比值作为成熟度评价指标,将三组数据分别以3:1的比例分为建模集以及预测集;
根据任一所述成熟度评价指标以及对应的所述电压比值确定最佳建模模型,并根据所述最佳建模模型对水果的成熟度进行评价。
5.根据权利要求4所述的水果成熟度评价方法,其特征在于,当以叶绿素为成熟度评价指标时,所述建模集对应的线性回归方程为:y=0.95x+0.016
其中,y为建模集中的光谱强度值,x为建模集中的叶绿素含量值。
6.根据权利要求5所述的水果成熟度评价方法,其特征在于,当以叶绿素为成熟度评价指标时,所述预测集对应的线性回归方程为:y=0.91x+0.032
其中,y为预测集中的光谱强度值,x为预测集中的叶绿素含量值。
7.根据权利要求6所述的水果成熟度评价方法,其特征在于,当以叶绿素为成熟度评价指标时,建模集以及预测集的相关系数分别为0.98和0.96,建模集以及预测集的均方根误差分别为0.49和0.59,建模集以及预测集的偏差分别为-6.1×10-8和-0.014。
8.根据权利要求4所述的水果成熟度评价方法,其特征在于,所述理化指标项目还包括:重量、横径、纵径以及色差,其中测量重量的电子秤的量程为1000g,测量横径与纵径的游标卡尺的量程为200nm。
9.根据权利要求4所述的水果成熟度评价方法,其特征在于,对水果叶绿素含量进行测量的方法为:
通过测量样品在两种波长范围的透射光系数来测量叶绿素含量,其中单次测量面积为2×3mm,单次测量范围为0.0~99.9SPAD。
10.根据权利要求4所述的水果成熟度评价方法,其特征在于,糖度测量范围为0.0%~60.0%,酸度值测量范围为0.0~40g/L。
CN201910503479.3A 2019-06-11 2019-06-11 水果成熟度检测装置及成熟度评价方法 Pending CN110208194A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910503479.3A CN110208194A (zh) 2019-06-11 2019-06-11 水果成熟度检测装置及成熟度评价方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910503479.3A CN110208194A (zh) 2019-06-11 2019-06-11 水果成熟度检测装置及成熟度评价方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110208194A true CN110208194A (zh) 2019-09-06

Family

ID=67792127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910503479.3A Pending CN110208194A (zh) 2019-06-11 2019-06-11 水果成熟度检测装置及成熟度评价方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110208194A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114910147A (zh) * 2021-12-14 2022-08-16 成都农业科技职业学院 一种基于物联网的成熟度和产量估计方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1430723A (zh) * 2000-03-13 2003-07-16 奥特莱有限公司 用可见光/近红外光谱测量和相关水果特性的方法和装置
CN102818777A (zh) * 2012-08-24 2012-12-12 北京农业智能装备技术研究中心 一种基于光谱和颜色测量的水果成熟度评价方法
CN102928355A (zh) * 2012-10-26 2013-02-13 浙江大学 带称重功能的小型球形水果糖酸比快速无损检测装置
CN204556492U (zh) * 2015-05-12 2015-08-12 华东交通大学 一种便携式水果成熟度检测装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1430723A (zh) * 2000-03-13 2003-07-16 奥特莱有限公司 用可见光/近红外光谱测量和相关水果特性的方法和装置
CN102818777A (zh) * 2012-08-24 2012-12-12 北京农业智能装备技术研究中心 一种基于光谱和颜色测量的水果成熟度评价方法
CN102928355A (zh) * 2012-10-26 2013-02-13 浙江大学 带称重功能的小型球形水果糖酸比快速无损检测装置
CN204556492U (zh) * 2015-05-12 2015-08-12 华东交通大学 一种便携式水果成熟度检测装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
叶灵玉: "基于光谱指数的便携式蜜橘成熟度检测研究" *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114910147A (zh) * 2021-12-14 2022-08-16 成都农业科技职业学院 一种基于物联网的成熟度和产量估计方法及装置
CN114910147B (zh) * 2021-12-14 2023-10-24 成都农业科技职业学院 一种基于物联网的成熟度和产量估计方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104596990B (zh) 双通道光纤浊度测量方法及传感器
CN100483109C (zh) 带称重的便携式水果糖度无损检测装置
CN102879353B (zh) 近红外检测花生中蛋白质组分含量的方法
CN106841103A (zh) 近红外光谱检测水果内部品质方法及专用检测系统
CN103196838B (zh) 一种海岸河口富营养化高光谱遥感监测方法
CN102890057B (zh) 一种同时检测水果糖度和硬度的便携式品质检测装置
CN207103187U (zh) 一种基于高光谱成像及电阻抗的玉米种子活力检测装置
CN106047678A (zh) 一种基于阻抗谱法的细胞活性检测方法与装置
CN103558257B (zh) 一种基于阵列式传感器的农药多残留检测仪
CN104977258B (zh) 基于二维相关光谱的茶叶/化妆品等品质检测方法
CN111965140B (zh) 基于特征峰的波长点重组方法
CN103487422A (zh) 多波长led荧光光谱的云端中药品质检测系统及方法
CN108802060A (zh) 一种鸡蛋新鲜度快速无损检测系统及其方法
CN104977281A (zh) 一种高精度在线荧光检测器及其检测方法
CN111781154A (zh) 基于多光谱传感器的低成本牛乳成分分析方法与装置
CN109100322A (zh) 基于温度自校正的食品近红外光谱快速检测方法及便携式检测装置
CN110208194A (zh) 水果成熟度检测装置及成熟度评价方法
CN103149180B (zh) 一种土壤光谱反射率和电导率检测方法
CN107884322A (zh) 一种消除颗粒物的化学组分影响的动态校准方法及监测仪
CN203572772U (zh) 基于多波长led荧光光谱的云端中药品质检测系统
CN111766209A (zh) 基于紫外/可见光谱的牛乳成分分析方法与装置
CN106770072A (zh) 一种返青后到抽穗前冬小麦叶片spad值估算方法
CN207163904U (zh) 一种基于光谱反射率的不同层次土壤养分测试装置
CN202533367U (zh) 一种内毒素真菌检测仪
CN206788033U (zh) 一种近红外光谱检测水果内部品质的专用检测系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190906