CN207336424U - 一种梨类水果成熟度无损检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种梨类水果成熟度无损检测仪，属于水果检测设备领域。本实用新型的梨类水果成熟度无损检测仪包括检测仪机体、液晶显示屏、按键、主控制器、信号采集器，检测仪机体的内部设有主控制器，外侧设有液晶显示屏，顶部设有信号采集器和按键；所述的信号采集器包括样品槽和传感探头，所述的传感探头置于样品槽内部；所述的信号采集器内的传感探头、按键与主控制器连接，主控制器与液晶显示屏连接。本实用新型的梨类水果成熟度无损检测仪通过检测和分析梨果在交变电场中的电特性的变化来检测梨果的成熟度，检测结果精准，不会对待测梨果造成损伤。结构简单、操作方便，提高了梨类水果的成熟度和品质检测速度。

Description

一种梨类水果成熟度无损检测仪

技术领域

本实用新型涉及水果检测设备领域，尤其涉及一种梨类水果成熟度无损检测仪。

背景技术

我国是梨的重要起源地之一，是世界第一产梨大国。梨是我国仅次于苹果、柑橘的第三大水果。我国梨种植范围较广，除海南省、港澳地区外其余各省（市、区）均有大规模种植。我国梨产量约占世界总产量的2/3，出口量约占世界总出口量的1/6，中国梨在世界梨产业发展中有举足轻重的位置。

随着人民生活水平的提高，消费者对梨质量要求不断提高，外观漂亮、色泽鲜美、口味脆香的优质鲜梨受到消费者青睐，特色梨和名、优、新品种梨供不应求。同时，梨的营养保健价值被越来越多的人所认识，市场对梨汁、梨罐头、梨膏等加工品的需求也在不断上升。但目前我国梨产业发展存在着种植分散、产品质量不高、产业化水平较低等问题。

进行梨的成熟度测定有助于克服上述问题，可以进行栽培指导及综合监控，降低果农的风险减少损失；可以进行销售定价评定，依据质量检测，分级、处理及包装作业提升上市质量；有助于农科院所研究果树改良及新品种开发。对于优化区域布局，调整品种结构，提升梨产业的市场竞争能力，丰富城乡市场果品供应、促进农民持续增收，促进农业可持续发展具有重要意义。

梨的成熟度品质差异目前主要通过感官识别，主观性较强而且容易发生误判，梨果成熟度度检测仪可以测定梨的成熟度品质差异和内部品质，以满足消费者和使用部门的检测要求。目前国内外的水果成熟度检测仪器主要有：近红外光谱法，通过实验方法确定水果的特征波长，然后在该特征波长下进行吸收谱分析，可以确定其含糖量、可滴定酸含量等成熟度指标，但由于近红外光的穿透距离短，无法测试整体的成熟度，测量精度受到限制。机器视觉法，在可见/近红外波段对水果成像，采用图像处理、分析技术和计算机通信技术，通过颜色、体积、硬度等外观指标确定水果的成熟度，但由于只能对水果表面或接近表面的区域成像，测试的准确度受到影响，且成本较大。敲击法，通过橡皮锤敲击水果表面，根据接收的声音频谱特征确定水果的成熟度，这种方法操作容易成本也相对较低，但易受到外界声音的干扰而影响测试结果。

因此开发一种检测精准，结构简单，操作方便，对梨果不造成损害的梨类水果成熟度无损检测仪，提高梨果的品质提升梨产业的市场竞争能力是很有必要的。

发明内容

为了克服现有技术的梨的成熟度品质检测仪器存在的检测精度低、结构复杂、成本昂贵、容易对梨果造成破坏等缺点，本实用新型提供一种梨类水果成熟度无损检测仪。该梨类水果成熟度无损检测仪检测精准，结构简单，操作方便，而且不会对检测梨果造成损伤。

梨果属于电介质，电介质中电子受原子核强烈束缚，不能自由移动，电介质的特征是以正、负电荷重心不重合的电极化方式传递、存贮或记录电的作用和影响，起主要作用的是束缚电荷。梨果实的主要化学成分是可溶性糖、有机酸、淀粉、纤维素、果胶、维生素和酶，并且在成熟时果肉中含有大量水分。在果肉的成熟过程中，其内部水分量及水分的空间分布变化很大，果肉的水分可以通过电特性宏观反映。微观实质是果实分子内部存在电场，且在分子限度范围内改变位置，场强变化剧烈。但微观场难以测量，因此，可以研究微观场的平均值，即转化为宏观电特性，复阻抗和复介电常数，其中复介电常数是水果内部物质特性的反映，复阻抗是水果的物理常数。

通过检测和分析梨果在交变电场中的电特性的变化，来检测梨果的成熟度。物质电特性包括导电特性和介电特性，介电特性是指生物分子中的束缚电荷对外加电场的响应特性，介电常数是表征电介质电特性的宏观参数。梨果的的生理结构特征可由其电介质特性参数来表征，而介电特性参数可通过测量系统测量得知。它的主要参数有相对介电常数ε′r 、相对介质损耗因数tanδ、介质损耗角正切值和介质等效阻抗|Z|。

介电常数ε′r 是电介质固有的一种物理属性，表示电介质存储电场能量的能力。反映该电介质提高电容器电容量的能力；损耗因数ε″r 反映电介质在交流电场中损耗的能量；介质损耗角正切 tanδ是反映能量的损耗，介质损耗角δ是交流电的总电流 I(或总电压U)与电容电流 IC (或电容电压 UC ) 之间的夹角。梨果的介电特性可用复阻抗Z或导纳Y及复介电常数εr表示， Z或Y是梨果的物理常数，与梨果的个体尺寸有关；εr 是梨果果肉特性的反映，与梨果的个体尺寸无关。在给定频率ω下，梨果可用理想电容和电阻组成的并联或串联电路来表示，若将被检测果蔬置于平行电极之间作为电容器的内部介质。就可建立交变电场中梨果电特性的模型，就可以得到待测梨过的成熟度和品质数据。

为实现上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种梨类水果成熟度无损检测仪，包括检测仪机体、液晶显示屏、按键、主控制器、信号采集器；检测仪机体的内部设有主控制器，检测仪机体的外侧设有液晶显示屏，检测仪机体的顶部设有信号采集器和按键；所述的信号采集器包括样品槽和传感探头，所述的传感探头置于样品槽内部；所述的信号采集器内的传感探头、按键与主控制器连接，主控制器与液晶显示屏连接。

所述的信号采集器设置在检测仪机体的顶部，信号采集器上方设有检测仪盖，检测仪盖上设有观察窗。观察窗前侧设有控制面板，控制面板上设有电源开关和按键，电源开关下侧设有电源指示灯，电源指示灯右侧设有故障警示灯。检测仪机体侧面设有信号输出接口和电源接口，电源接口上连接有电源线，检测仪机体下侧设有仪器支腿、左右两侧设有搬运把手。

优选的，所述的信号采集器的样品槽为方形槽。

优选的，所述的信号采集器的样品槽侧面设置有废液排出口。

优选的，所述的主控制器为单片机，如STC89LE52，但不限于此型号。

优选的，所述的液晶显示屏为LCD液晶显示屏，如LCD12864，但不限于此型号。

优选的，所述的仪器支腿下侧设有防滑垫。

优选的，所述的搬运把手上设有橡胶保护套。

本实用新型的梨类水果成熟度无损检测仪工作原理：打开检测仪盖，将待测梨过放入样品槽，往样品槽内注入纯净水。按下开始检测的控制按键后，检测仪开始工作信号采集器进行介电常数和电压等数据信号采集，并将采集到的阻抗值存储在自带的寄存器中，单片机读取信号采集器中对应寄存器的RGB值，并对读取到的RGB值进行处理。

在正弦信号发生器给定的频率作用下，梨果置于两电极之间作为电容器的内部电介质，信号发生器输出的正弦波的电流流过标准电阻R和电极之间的阻抗Z构成的串联电路，通过相同增益放大的至电压为U1和U2，经过等效的代数运算得到被测电极之间的复阻抗为：Z=R U1/ U2。

其中正弦信号发生模块是为了产生交变电场，从而方便的检测梨果的介电特性，传感探头对标准电压和两传感探头的等效电阻进行采集以便于信号的处理，单片机作为中央处理器对采集到的阻抗特性进行处理和分类，并将处理后的信息发送到液晶显示屏上即时显示。

本实用新型的有益技术效果：

1、本实用新型的梨类水果成熟度无损检测仪，利用梨过的介电特性进行梨类水果的成熟度和品质检测，不会对待测梨果造成损伤。

2、本实用新型的梨类水果成熟度无损检测仪，通过检测和分析梨果在交变电场中的电特性的变化来检测梨果的成熟度，检测结果精准。

3、本实用新型的梨类水果成熟度无损检测仪，结构简单、操作方便，提高了梨类水果的成熟度和品质检测速度。

附图说明

图1是本实用新型的梨类水果成熟度无损检测仪的结构示意图；

图2是本实用新型的梨类水果成熟度无损检测仪的剖视示意图；

图3是本实用新型的梨类水果成熟度无损检测仪的原理示意图。

图中：1：检测仪机体；2：液晶显示屏；3：按键；4：主控制器；5：信号采集器；6：样品槽；7：传感探头；8：废液排出口；9：检测仪盖；10：观察窗；11：控制面板；12：电源开关；13：电源指示灯；14：故障警示灯；15：信号输出接口；16：电源接口；17：仪器支腿；18：搬运把手。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明，具体实施方式不限制本发明。

一种梨类水果成熟度无损检测仪包括：一种梨类水果成熟度无损检测仪，它包含检测仪机体1、液晶显示屏2、按键3、主控制器4、信号采集器5；检测仪机体1的内部设有主控制器4，检测仪机体1的外侧设有液晶显示屏2，检测仪机体1的顶部设有信号采集器5和按键3；所述的信号采集器5包括样品槽6和传感探头7，所述的传感探头7置于样品槽6内部；所述的样品槽6为方形槽，侧面设置有废液排出口8。所述的主控制器4为单片机STC89LE52，所述的液晶显示屏为LCD液晶显示屏LCD12864。

所述的信号采集器5内的传感探头7、按键3与主控制器4连接，主控制器4与液晶显示屏2连接。信号采集器5设置在检测仪机体1的顶部，信号采集器上5方设有检测仪盖9，检测仪盖9上设有观察窗10。观察窗10前侧设有控制面板11，控制面板11上设有电源开关12和按键3，电源开关12下侧设有电源指示灯13，电源指示灯13右侧设有故障警示灯14。检测仪机体1侧面设有信号输出接口15和电源接口16，电源接口16上连接有电源线，检测仪机体1下侧设有仪器支腿17、左右两侧设有搬运把手18。所述仪器支腿17下侧设有防滑垫，搬运把手18上设有橡胶保护套。

本实用新型的一种梨类水果成熟度无损检测仪取样使用时，打开检测仪盖9，将待测梨过放入样品槽6，往样品槽内6注入纯净水。按下开始检测的控制按键3后，检测仪开始工作信号采集器进行介电常数和电压等数据信号采集，并将采集到的阻抗值存储在自带的寄存器中，单片机读取信号采集器中对应寄存器的RGB值，并对读取到的RGB值进行处理。

在正弦信号发生器给定的频率作用下，梨果置于两电极之间作为电容器的内部电介质，信号发生器输出的正弦波的电流流过标准电阻R和电极之间的阻抗Z构成的串联电路，通过相同增益放大的至电压为U1和U2，经过等效的代数运算得到被测电极之间的复阻抗为：Z=R U1/ U2 ；其中正弦信号发生模块是为了产生交变电场，从而方便的检测梨果的介电特性，传感探头对标准电压和两传感探头的等效电阻进行采集，以便于信号的处理，单片机作为中央处理器对采集到的阻抗特性进行处理和分类，并将处理后的信息发送到液晶显示屏2上即时显示。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种梨类水果成熟度无损检测仪，包括检测仪机体、液晶显示屏、按键、主控制器、信号采集器，其特征在于：检测仪机体的内部设有主控制器，检测仪机体的外侧设有液晶显示屏，检测仪机体的顶部设有信号采集器和按键；所述的信号采集器包括样品槽和传感探头，所述的传感探头置于样品槽内部；所述的传感探头、按键与主控制器连接，主控制器与液晶显示屏连接；所述的信号采集器上方设有检测仪盖，检测仪盖上设有观察窗。

2.如权利要求1所述的一种梨类水果成熟度无损检测仪，其特征在于：所述的观察窗前侧设有控制面板，控制面板上设有电源开关和按键，电源开关下侧设有电源指示灯，电源指示灯右侧设有故障警示灯。

3.如权利要求1所述的一种梨类水果成熟度无损检测仪，其特征在于：所述的检测仪机体侧面设有信号输出接口和电源接口，电源接口上连接有电源线。

4.如权利要求1～3任一所述的一种梨类水果成熟度无损检测仪，其特征在于：所述的信号采集器的样品槽为方形槽，所述样品槽侧面设置有废液排出口。

5.如权利要求1～3任一所述的一种梨类水果成熟度无损检测仪，其特征在于：所述的主控制器为单片机。

6.如权利要求1～3任一所述的一种梨类水果成熟度无损检测仪，其特征在于：所述的液晶显示屏为LCD液晶显示屏。

7.如权利要求1～3任一所述的一种梨类水果成熟度无损检测仪，其特征在于：所述的检测仪机体下侧设有仪器支腿、左右两侧设有搬运把手。

8.如权利要求7所述的一种梨类水果成熟度无损检测仪，其特征在于：所述的仪器支腿下侧设有防滑垫。

9.如权利要求7所述的一种梨类水果成熟度无损检测仪，其特征在于：所述的搬运把手上设有橡胶保护套。