JP4032085B2 - 温度補正機能を備えた青果類の硬度測定装置および青果類の硬度測定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、果実、野菜などの青果類の硬度を非破壊で測定するための温度補正機能を備えた青果類の硬度測定装置および青果類の硬度測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、果実、野菜などの青果類においては、例えば、リンゴなどの果肉の硬度、オレンジ、グレープフルーツなどの外皮の硬度、ミカンなどの浮皮の程度を測定することによって、青果類の内部品質や、貯蔵、運搬に耐え得るものであるかなどの品質を測定することが行われている。
【０００３】
このような青果類の硬度を測定する方法として、従来は、青果類に対して荷重計を押し当てて、青果類の表面が破壊する際のバネ圧力を測定して、これにより青果類の硬度を測定するバネ圧式硬度測定装置が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなバネ圧式硬度測定装置では、青果類の表面を破壊することになるので、青果場では、測定のために表面が破壊された青果類を破棄せざるを得ないため、その損失は年間に換算すれば、多大な損害となっている。
ところで、従来より、特許文献１において、ゴム、樹脂、食材、食品等の被測定物の硬さ測定、人体の皮膚、臓器等の生体組織を被測定物とした硬さ測定方法として、周波数偏差検出回路を利用した硬さ測定器が提案されている。
【０００５】
この特許文献１の硬度測定装置１００では、図９に示したように、接触子１０５、振動子１０３、自励発振回路１１１、ゲイン変化補正回路１１３を備えている。そして、自励発振回路１１１が、振動子１０３の振動情報を帰還し共振状態にする。
また、ゲイン変化補正回路１１３が、自励発振回路１１１に設けられており、ゲイン変化補正回路１１３は、自励発振回路１１１の中心周波数と異なる中心周波数を有し、周波数の変化に対してゲインを上昇させ、これによって、周波数の変化によって被測定物の硬さを測定するように構成されている。
【０００６】
しかしながら、このように構成される特許文献１の硬度測定装置１００を、青果類の硬度を測定する場合にそのまま用いた場合には、測定する場所の環境温度によって、接触子１０５、振動子１０３の温度が上下することになる。すなわち、例えば、測定場所が、室内であるか、冷蔵庫の中であるか、真夏の屋外の農園であるかによって、接触子１０５、振動子１０３の温度が上下することになる。
【０００７】
従って、この温度の影響によって、周波数が影響を受けて変化してしまい、正確な硬度を測定できないことになる。
また、同様に、被検査対象である青果類自体の温度によって、接触子１０５が青果類に接触した際に、接触子１０５、振動子１０３の温度が上下することになり、この温度の影響によって、周波数が影響を受けて変化してしまい、正確な硬度を測定できないことになる。
【０００８】
本発明は、このような現状に鑑み、例えば、室内や農園地などの環境温度によって影響を受けることなく、正確な硬度測定が可能な温度補正機能を備えた青果類の硬度測定装置および硬度測定方法を提供する。
また、被検査対象である青果類自体の温度によって影響を受けることなく、正確な硬度測定が可能な温度補正機能を備えた青果類の硬度測定装置および硬度測定方法を提供する。
【０００９】
【特許文献１】
特許第３１５１１５３号公報（特に、段落［００６２］〜段落［００６５］、図１参照）
【００１０】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明なされたものであって、本発明の青果類の硬度測定装置は、青果類に接触する接触子と、
前記接触子を振動させる振動子と、
前記接触子を青果類に接触させた状態で、前記振動子の振動情報を帰還して共振状態にする自励発振回路とを備え、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定装置であって、
前記振動子の温度を測定する測温装置と、
前記測温装置で測定した振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベル以上の場合には、所定の短時間で測定を終了するとともに、
前記測温装置で測定した振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベルを超えない場合には、継続して測定を行うように制御する測温制御装置とを備えることを特徴とする
【００１４】
また、本発明の青果類の硬度測定方法は、接触子を青果類に接触させた状態で、自励発振回路を介して、前記接触子を振動させる振動子の振動情報を帰還して共振状態にして、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定方法であって、
前記振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベル以上の場合には、所定の短時間で測定を終了するとともに、
前記振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベルを超えない場合には、継続して測定を行うように制御することを特徴とする。
【００１５】
このように測温装置で測定した振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベル以上の場合には、所定の短時間で測定を終了するとともに、測温装置で測定した振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベルを超えない場合には、継続して測定を行うようになっている。
これにより、振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベル以上の場合、すなわち、接触子に接触した被検査対象である青果類自体の温度が、接触子、振動子の温度との温度差が一定レベル以上で大きい場合に、所定の短時間で測定を終了するようになっている。
【００１６】
従って、青果類自体の温度によって、接触子および振動子の温度が変化しない時間内で、硬度測定を終了するので、被検査対象である青果類自体の温度による周波数の変化を抑えることができ、正確な硬度の測定が可能である。
また、振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベルを超えない場合、すなわち、接触子に接触した被検査対象である青果類自体の温度が、接触子、振動子の温度との温度差が小さい場合には、温度差による周波数の変化がないので、このまま硬度測定を行っても、正確な硬度測定を行うことが可能である。
【００１７】
また、本発明の青果類の硬度測定装置は、青果類に接触する接触子と、
前記接触子を振動させる振動子と、
前記接触子を青果類に接触させた状態で、前記振動子の振動情報を帰還して共振状態にする自励発振回路とを備え、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定装置であって、
前記振動子の温度を測定する測温装置と、
前記測温装置で測定した振動子の温度に基づいて、予め記憶された温度−周波数補正データに基づいて、前記周波数の変化情報を補正する温度補正制御装置と、
前記測温装置で測定した振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベル以上の場合には、所定の短時間で測定を終了するとともに、
前記測温装置で測定した振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベルを超えない場合には、継続して測定を行うように制御する測温制御装置とを備えることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の青果類の硬度測定方法は、接触子を青果類に接触させた状態で、自励発振回路を介して、前記接触子を振動させる振動子の振動情報を帰還して共振状態にして、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定方法であって、
前記振動子の温度に基づいて、予め記憶された温度−周波数補正データに基づいて、前記周波数の変化情報を補正するとともに、
前記振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベル以上の場合には、所定の短時間で測定を終了するとともに、
前記振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベルを超えない場合には、継続して測定を行うことを特徴とする。
【００１９】
このように、測温装置で測定した振動子の温度に基づいて、予め記憶された温度−周波数補正データに基づいて、温度補正制御装置によって周波数の変化情報を補正している。
また、このように測温装置で測定した振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベル以上の場合には、所定の短時間で測定を終了するとともに、測温装置で測定した振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベルを超えない場合には、継続して測定を行うようになっている。
【００２０】
これにより、振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベル以上の場合、すなわち、接触子に接触した被検査対象である青果類自体の温度が、接触子、振動子の温度との温度差が一定レベル以上で大きい場合に、所定の短時間で測定を終了するようになっている。
従って、青果類自体の温度によって、接触子および振動子の温度が変化しない時間内で、硬度測定を終了するので、被検査対象である青果類自体の温度による周波数の変化を抑えることができ、正確な硬度の測定が可能である。
【００２１】
また、振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベルを超えない場合、すなわち、接触子に接触した被検査対象である青果類自体の温度が、接触子、振動子の温度との温度差が小さい場合には、温度差による周波数の変化がないので、このまま硬度測定を行っても、正確な硬度測定を行うことが可能である。
従って、例えば、室内や農園地などの環境温度によって、また、被検査対象である青果類自体の温度によって、接触子および振動子の温度が変化しても、温度変化による周波数の変化を補正するので、周波数の正確な変化情報を得ることができ、正確な硬度測定が可能である。
【００２２】
また、本発明の青果類の硬度測定装置は、前記測温装置が、前記振動子に取り付けた測温抵抗体であることを特徴とする。
また、本発明の青果類の硬度測定方法は、前記振動子の温度を、前記振動子に取り付けた測温抵抗体で測定することを特徴とする。
この場合、前記測温装置が、サーミスタ温度計であるのが好ましい。
【００２３】
また、本発明の青果類の硬度測定装置は、前記測温装置が、前記振動子に取り付けた熱電対であることを特徴とする。
また、本発明の青果類の硬度測定方法は、前記振動子の温度を、前記振動子に取り付けた熱電対で測定することを特徴とする。
また、本発明の青果類の硬度測定装置は、前記測温装置が、前記振動子に取り付けた半導体測温体であることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の青果類の硬度測定方法は、前記振動子の温度を、前記振動子に取り付けた半導体測温体で測定することを特徴とする。
このように測温装置が、振動子に取り付けた測温抵抗体、サーミスタ温度計、熱電対、半導体測温体であるので、短時間でしかも正確に振動子の温度を測定でき、しかもコンパクトである。
【００２５】
また、本発明の青果類の硬度測定装置は、青果類に接触する接触子と、
前記接触子を振動させる振動子と、
前記接触子を青果類に接触させた状態で、前記振動子の振動情報を帰還して共振状態にする自励発振回路とを備え、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定装置であって、
前記接触子が、比熱が大きい被覆物質で被覆されていることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の青果類の硬度測定方法は、接触子を青果類に接触させた状態で、自励発振回路を介して、前記接触子を振動させる振動子の振動情報を帰還して共振状態にして、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定方法であって、
前記接触子として、比熱が大きい被覆物質で被覆されている接触子を用いることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明は、前記被覆物質の比熱が、０．８４〜１．４６であることを特徴とする。
また、本発明は、前記被覆物質が、塩化ビニル、アクリル、ポリカーボネートから選択した少なくとも１種の被覆物質からなることを特徴とする。
このように接触子が、比熱が大きい被覆物質で被覆されているので、例えば、室内や農園地などの環境温度によって、また、被検査対象である青果類自体の温度によっても、接触子および振動子の温度が変化することがない。
【００２８】
従って、温度の影響がないので、周波数の変化がなく、周波数の正確な変化情報を得ることができ、正確な硬度測定が可能である。
また、本発明は、前記接触子の先端が、略球形状であることを特徴とする。
このように接触子の先端が、略球形状であるので、青果類との接触面積が変化せず、常に一定で正確な硬度測定を実施することが可能である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、本発明の青果類の硬度測定装置の実施例の概略正面図、図２は、図１の青果類の硬度測定装置の実施例の概略断面図、図３は、ゲイン変化補正回路に使用されるフィルタ回路の回路構成図、図４は、本発明の青果類の硬度測定装置の原理を示す周波数−ゲイン−位相特性曲線図、図５は、本発明の青果類の硬度測定装置の原理を示す振動子の温度による周波数の変化の関係を示すグラフである。
【００３０】
図１において、１０は、全体で本発明の青果類の硬度測定装置１０（以下、単に「硬度測定装置」と言う）を示している。
硬度測定装置１０は、図１に示したように、果実、野菜などの青果類Aの硬度を測定するためのものであり、略円筒形状のハンドピース型の硬度測定装置本体１２を備えている。この硬度測定装置本体１２は、測定者が手で把持する把持部１４と、把持部１４よりも先端側に形成された操作表示部１６と、操作表示部１６よりも先端側に形成された接触子１８とを備えている。
【００３１】
また、操作表示部１６と接触子１８とは、着脱自在なキャップ形状のカバー部材１２ａによって被うことによって、不使用時に保護できるようになっている。
この操作表示部１６には、図１に示したように、電源の入切を行う電源ボタン２０ａ、青果類の種類を設定する設定ボタン２０ｂなどの操作ボタン２０と、青果類の硬度を表示する液晶表示などからなる表示窓２２が設けられている。
【００３２】
一方、硬度測定装置本体１２の内部には、図２に示したように、センサーユニット２４と、制御ユニット２６とが配設されている。
このセンサーユニット２４は、図２に示したように、硬度測定装置本体１２のセンサーユニット２４の内部に、センサーユニットケース２８を備えている。このセンサーユニットケース２８には、センサーホルダー３０が前後方向に（図２では左右方向に）摺動自在に装着されている。
【００３３】
センサーホルダー３０には、センサー体３４が装着されている。このセンサー体３４は、板状の振動子３６と、この振動子３６の基端部の表面に形成された検出素子３８と、振動子３６の先端部に装着された先端が略球状の接触子１８とを備えている。そして、振動子３６が、センサーホルダー３０の支持部４２で支持されるようになっている。
【００３４】
このような振動子としては、積層型圧電セラミック振動子、超音波振動子などが使用可能であり、特に限定されるものではない。
なお、この際、支持部４２は、振動子３６との接触面積を小さくされるのが望ましく、また、支持部４２と振動子３６とは、センサー体３４に生じる振動の定常波の節部において固定されるのが望ましい。
【００３５】
センサーホルダー３０の基端部は、図２に示したように、二股に分岐して、摺動案内部材４４、４４が形成され、これらの摺動案内部材４４が、センサーユニットケース２８の基端部の開口部４８、４８内に摺動自在に挿着されている。そして、この摺動案内部材４４、４４の外周に所定のバネ定数を有するバネ部材４０、４０が介装されている。
【００３６】
このバネ部材４０、４０によって、センサーユニットケース２８の先端部５０、硬度測定装置本体１２の先端に形成された先端開口部５２から、接触子１８が突出するように付勢されている。なお、この際、センサーホルダー３０の先端部５４が、センサーユニットケース２８の先端部５０に当接して一定以上接触子１８が突出しないようになっている。
【００３７】
そして、図２に示したように、センサー体３４の振動子３６と、検出素子３８は、制御ユニット２６に接続されている。
すなわち、図２に示したように、振動子３６が、制御ユニット２６のゲイン変化補正回路５６に接続され、検出素子３８が、増幅回路５８に接続されている。
そして、振動子３６と、検出素子３８と、増幅回路５８とから自励発振回路６０が構成されている。すなわち、振動子３６の振動情報を検出素子３８で電気信号として取り出し、増幅回路５８で電気信号を増幅した後に、振動子３６に帰還する帰還ループを形成している。
【００３８】
自励発振回路６０は、振動子３６の振動情報を、検出素子３８と、増幅回路５８を介して、振動子３６に帰還して、振動子３６を共振状態にする電気振動系を構成している。
一方、振動子３６と、接触子１８は、振動子３６の振動情報を接触子１８を介して、被測定物である青果類Ａに伝達する機械振動系を構成している。
【００３９】
すなわち、本発明の硬度測定装置１０は、機械振動系と電気振動系とが結合された機械電気振動系を構成している。
制御ユニット２６に設けられるゲイン変化補正回路５６は、例えば、周波数の上昇に対してゲインを上昇させる機能などの周波数の変化に対してゲインを変化させる機能を備えている。
【００４０】
また、ゲイン変化補正回路５６は、自励発振回路６０の入力位相と出力位相との位相差である入出力合成位相差をゼロに調節し、帰還発振を促進するフェーズトランスファ機能を備えている。
従って、ゲイン変化補正回路５６は、入出力合成位相差がゼロになるまで周波数を変化させるとともに、この周波数の変化に応じて、例えば、周波数の上昇に対してゲイン変化幅を上昇させる機能などの、ゲイン変化を増大させる機能を備えている。
【００４１】
この実施例では、ゲイン変化補正回路５６として、周波数の変化に対してゲインが上昇する周波数−ゲイン特性を有するフィルタ回路が使用される。
図３は、ゲイン変化補正回路５６に使用される一例としてのフィルタ回路の回路構成図である。
このフィルタ回路は、抵抗素子Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、容量素子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４、及び増幅回路ＡＭＰを備えている。この実施例では、抵抗素子Ｒ１１は１０ＫΩ、抵抗素子Ｒ１２は２２０Ω、抵抗素子Ｒ１３は４２０ＫΩ、抵抗素子Ｒ１４は２．２ＫΩにそれぞれ設定される。
【００４２】
また、増幅回路ＡＭＰには、電源端子Ｖ１１から電源（１２Ｖ）が供給される。また、基準電源端子Ｖ１２には、電圧（−１２Ｖ）が印加される。図中、符号Ｖｉｎは、信号の入力端子、符号Ｖｏｕｔは、信号の出力端子である。
このフィルタ回路は、バンドパスフィルタ回路の特性を備えている。ゲイン変化補正回路５６の入力端子Ｖｉｎは、増幅回路５８の出力端子に接続され、出力端子Ｖｏｕｔは、振動子３６の人力端子に接続される。
【００４３】
さらに、制御ユニット２６には、自励発振回路６０の発振周波数を測定する周波数測定部６２と、この周波数測定部６２により測定された周波数に基づいて、青果類Ａの硬度を測定する硬度測定部６４と、周波数と硬度との相関を予め記憶する記憶部６６と、制御ユニット２６に対する指示入力などの入力を行う入力部６８と、測定された周波数値または硬度などの表示を行う表示部６５を備えている。
【００４４】
さらに、この実施例の硬度測定装置１０では、青果類Ａの種類に応じて、バネ部材４０の圧縮長さを調整してバネ圧力を制御するバネ圧調整機構７０が備えられている。このバネ圧調整機構７０の制御によって、所定の接触圧力で青果類Ａの硬度を測定できるように構成している。
すなわち、バネ圧調整機構７０は、センサーユニットケース２８の基端部の開口部４８、４８内に、摺動案内部材４４、４４の外周を摺動自在に移動して、バネ部材４０、４０の圧縮長さを調整するバネ圧調整部材７２を備えている。
【００４５】
このバネ圧調整部材７２は、制御ユニット２６に入力部６８によって入力された青果類Ａの種類に応じて、予め記憶部６６に記憶されたバネ圧となるように、制御ユニット２６のバネ圧力制御部７４によって制御されて、図示しない、例えば、パルスモータ、サーボモータなどの駆動機構によって、前後方向に移動することができるようになっている。
【００４６】
このように構成される本発明の硬度測定装置１０の原理について、以下に説明する。
図４は、自励発振回路６０、ゲイン変化補正回路５６のそれぞれの周波数特性を示す周波数−ゲイン−位相特性曲線図である。
図４において、横軸は周波数を示し、縦軸はゲイン、位相のそれぞれを示している。
【００４７】
ゲイン変化補正回路５６の周波数−ゲイン特性曲線５６Ｇは、低周波数側の帯域においては、周波数の増加とともにゲインが上昇し、中心周波数ｆ２の帯域でゲインが最大となり、高周波数側の帯域においては、ゲインが減少する、山なりの曲線を描く。
特性曲線θ５６は、ゲイン変化補正回路５６の入出力位相差を示す位相特性である。特性曲線ＭＧは、ゲイン変化補正回路５６を除く自励発振回路６０の周波数−ゲイン特性曲線である。
【００４８】
周波数−ゲイン特性曲線ＭＧは、中心周波数ｆ１、周波数帯域、ゲイン極大値は異なるが、基本的にはゲイン変化補正回路５６の周波数特性と同様に、山なりの曲線を描く。
この実施例においては、周波数−ゲイン特性曲線ＭＧ、５６Ｇにそれぞれ示すように、ゲイン極大値Ｐ１が示す自励発振回路６０の中心周波数ｆ１と、ゲイン変化補正回路５６のゲイン最大値５６ＧＰが示す中心周波数ｆ２とを、意図的にずらした周波数帯域に設定している。
【００４９】
すなわち、例えば、青果類Ａの硬度係数が高い程ゲインが高くなるように、自励発振回路６０の中心周波数ｆ１に対して、ゲイン変化補正回路５６の中心周波数ｆ２を高い周波数帯域に設定している。
硬度測定装置１０の接触子１８を、青果類Ａに接触させると、青果類Ａの機械的インピーダンスまたは音響インピーダンスの増加によって、振動子３６の振動モードが変化し、機械電気振動系の周波数特性が変化する。すなわち、機械電気振動系の振動周波数、ゲイン、位相、振動振幅を含む振動情報がいずれも変化する。
【００５０】
すなわち、青果類Ａの硬度に応じて、検出素子３８により受け取られた周波数特性が変化し、これに起因して、自励発振回路６０の電気信号の周波数、ゲイン、位相、振幅がいずれも変化する。
従って、自励発振回路６０の周波数は、青果類Ａの硬度に応じて、自励発振回路６０の中心周波数ｆ１から共振周波数ｆ１１まで変化（例えば上昇）する。
【００５１】
そして、自励発振回路６０の周波数−ゲイン特性曲線ＭＧのゲイン極大値は、ゲイン極大値Ｐ１から、ゲイン変化補正回路５６の周波数−ゲイン特性曲線５６Ｇに沿って変化し、ゲイン極大値Ｐ１から上昇するように変化する。
すなわち、自励発振回路６０の周波数−ゲイン特性曲線ＭＧは、周波数−ゲイン特性曲線ＭＧ１に変化し、ゲイン極大値Ｐ１は、ゲイン極大値Ｐ１１に、ゲインＧ１は、ゲインＧ１１にそれぞれ変化する。
【００５２】
図３に示したように、自励発振回路６０の帰還ループは、抵抗素子と容量素子とを含む回路であるため、自励発振回路６０の入力位相θ１と出力位相θ２との間には、必ず位相差Δθが存在する。
一方、ゲイン変化補正回路５６は、フェーズトランスファ機能を備えており、ゲイン変化補正回路５６を含む帰還ループの入出力合成位相差θ１１がゼロになる調節をしている。
【００５３】
従って、入出力合成位相差θ１１がゼロになる帰還発振の安定点に到達するまで、周波数はさらに変化し、ゲインもさらに変化する。
すなわち、自励発振回路６０の周波数−ゲイン特性曲線ＭＧ１は、周波数−ゲイン特性曲線ＭＧ１に変化し、共振周波数ｆ１１は、共振周波数ｆ１２に変化する。この共振周波数ｆ１２への変化に伴い、ゲイン極大値Ｐ１１は、ゲイン極大値Ｐ１２に変化し、ゲインＧ１１はゲインＧ１２に変化する。
【００５４】
すなわち、位相差Δθに相当する分、自励発振回路６０の中心周波数ｆ１は、共振周波数ｆ１２まで連続的に変化、例えば、上昇するとともに、ゲインＧ１は、ゲインＧ１２まで連続的に変化、例えば、上昇する。
結果的に、自励発振回路６０において、周波数変化量△ｆが得られるとともに、ゲイン変化量ΔＧが得られる。そして、自励発振回路６０の周波数変化量Δｆ１、ゲイン変化量ΔＧが、それぞれ得られた時点で、入出力合成位相差θ１１がゼロになり、自励発振回路６０は帰還発振する。
【００５５】
この実施例にかかる硬度測定装置１０では、青果類Ａの硬度に応じて、青果類Ａに接触子１８を接触する前と接触した後の周波数変化量Δｆを、硬さ情報として検出することによって、青果類Ａの硬さが測定できる。同様に、青果類Ａに接触子１８を接触する前と接触した後の位相差Δθを硬さ情報として検出することによって、軟質の青果類Ａの硬さが測定できる。
【００５６】
すなわち、これらの情報を、制御ユニット２６の硬度測定部６４に入力され、周波数と硬度との相関を予め記憶した記憶部６６のデータと比較することによって、青果類Ａの硬度が決定され、表示部６５に、周波数、硬度などのデータが表示されるようになっている。
従って、本発明の硬度測定装置１０では、周波数変化量Δｆ、位相差Δθのそれぞれの変化分に対応してゲインが上昇できるので、すなわち、ゲイン変化量ΔＧが得られるので、これらの変化を拡大して捉えることができるため、青果類Ａの硬度の判別に十分な検出電圧を得ることが可能となる。
【００５７】
ところで、このような本発明の硬度測定装置１０では、測定者が手で把持部１４を把持して、その先端部の接触子１８を青果類Ａに押し当てた際に、例えば、リンゴなどの硬質の青果類と、モモなどの軟質の青果類では、荷重によって青果類Ａと接触子１８の接触面積が変化してしまうことになる。このため、エネルギー伝達効率が変化して、上記したゲイン変化量ΔＧが変化してしまい、正確な硬度測定が困難である。
【００５８】
また、青果類が比較的軟らかい、例えば、ももなどの場合には、押し付け圧力によっては、青果類の表面を破壊することになってしまう。
このため、この実施例の硬度測定装置１０では、制御ユニット２６に入力部６８によって入力された青果類Ａの種類に応じて、予め記憶部６６に記憶されたバネ圧となるように、制御ユニット２６のバネ圧力制御部７４によって、バネ圧調整機構７０が制御されて、バネ部材４０、４０の圧縮長さが調整さるように構成されている。
【００５９】
なお、このような青果類Ａの種類に応じた、適切なバネ圧（荷重）は、例えば、図８に示したようなグラフに基づいて、設定されるものである。
このように構成することによって、例えば、モモなどの比較的硬度の低い青果類Ａでは、バネ圧力（押し当て圧力）が、バネ圧力の比較的低く維持されることになるので、青果類Ａの表面が破壊されることがなく、しかも、青果類に傷がつかないセンサー感度が良好な比較的低いバネ圧力（押し当て圧力）、硬度測定を精度良く実施することができる。
【００６０】
また、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類では、青果類Ａに傷がつかないセンサー感度が良好な比較的高いバネ圧力（押し当て圧力）で、硬度測定を精度良く実施することができるようになっている。
ところで、このような硬度測定装置１０をそのまま用いれば、測定する場所の環境温度によって、接触子１８、振動子３６の温度が上下することになる。すなわち、例えば、測定場所が、室内であるか、冷蔵庫の中であるか、真夏の屋外の農園であるかによって、接触子１８、振動子３６の温度が上下することになる。
【００６１】
従って、この温度の影響によって、周波数が影響を受けて変化してしまい、正確な硬度を測定できないことになる。
また、同様に、被検査対象である青果類自体の温度によって、接触子１８が青果類に接触した際に、接触子１８、振動子３６の温度が上下することになり、この温度の影響によって、周波数が影響を受けて変化してしまい、正確な硬度を測定できないことになる。
【００６２】
このため、本発明の硬度測定装置１０では、図２に示したように、振動子３６の温度を測定する測温装置７６が設けられている。
この場合、測温装置７６としては、特に限定されるものではないが、応答性などを考慮すれば、振動子１６に取り付けた測温抵抗体であるサーミスタ温度計、熱電対、半導体測温体（「LM-20」（ナショナルセミコンダクター社製）、「S-8120」（セイコー電子工業社製）であるのが望ましい。
【００６３】
また、この測温装置７６は、測温装置７６で測定された振動子３６の温度に基づいて、予め記憶部６６に記憶された温度−周波数補正データに基づいて、周波数の変化情報を補正する温度補正制御装置７８に接続されている。
すなわち、図５に示したように、例えば、室温が２０℃である場合に、振動子１６の温度が２０℃である場合には、周波数の変化がない。
【００６４】
しかしながら、例えば、振動子１６の温度が、０℃の場合には、被測定対象である青果類Ａから振動子１６に熱が伝わり、振動子１６の温度が上昇して、図５に示したように、周波数が下がることになる。
また、逆に、例えば、振動子１６の温度が、４０℃の場合には、被測定対象である青果類Ａに振動子１６の熱が奪われて、振動子１６の温度が下降して、図５に示したように、周波数が上昇することになる。
【００６５】
このため、正確に硬度を測定するためには、振動子１６の温度によって、周波数変化量を補正する必要がある。すなわち、下記の補正式、
硬さ指標＝Δｆ＋ｋ×ΔＴ
但し、Δｆは、周波数変化量、ｋは、温度係数（−５Ｈｚ／℃）、ΔＴは、基準振動子温度と、動作時の振動子の温度との差、
に基づいて、周波数変化量を補正するようになっている。
【００６６】
すなわち、測温装置７６で測定された振動子３６の温度と、温度補正制御装置７８に予め、入力された基準温度とに基づいて、記憶部６６に記憶された温度−周波数補正データに基づいて、周波数の変化情報を補正するように構成されている。
このように、測温装置７６で測定した振動子３６の温度に基づいて、予め記憶された温度−周波数補正データに基づいて、温度補正制御装置７８によって周波数の変化情報を補正している。
【００６７】
従って、例えば、室内や農園地などの環境温度によって、また、被検査対象である青果類自体の温度によって、接触子１８および振動子３６の温度が変化しても、温度変化による周波数の変化を補正するので、周波数の正確な変化情報を得ることができ、正確な硬度測定が可能である。
図６は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の原理を示す被検査対象の温度による周波数の変化の関係を示すグラフである。
【００６８】
この実施例の硬度測定装置１０は、図１〜４に示した硬度測定装置１０と基本的には同様な構成であり、その詳細な説明を省略する。
この実施例の硬度測定装置１０では、図６に示したように、被検査対象である青果類自体の温度によって、接触子１８が青果類に接触した際に、接触子１８、振動子３６の温度が上下することになり、この温度の影響によって、周波数が影響を受けて変化してしまい、正確な硬度を測定できないことになる。
【００６９】
すなわち、図６に示したように、例えば、室温が２０℃、すなわち振動子３６の温度が２０℃であり、サンプルである青果類の温度が２０℃である場合と、例えば、青果類の温度が０℃である場合とでは、青果類に振動子３６の熱が奪われることになるので、測定開始から６０秒後には、青果類に振動子３６の熱が奪われることになるので、かなりの周波数の差が生じることになる。
【００７０】
また、同様に、図６に示したように、例えば、室温が２０℃、すなわち振動子３６の温度が２０℃であり、サンプルである青果類の温度が２０℃である場合と、例えば、青果類の温度が４０℃である場合とでは、青果類から振動子３６に熱が伝わることになるので、測定開始から６０秒後には、かなりの周波数の差が生じることになる。
【００７１】
これに対して、図６に示したように、測定開始から短時間であれば、例えば、５秒以内では、サンプルである青果類の温度が２０℃である場合と、青果類の温度が０℃である場合、青果類の温度が４０℃である場合とでは、ほとんど周波数に変化は見られない。
従って、測温装置７６で測定された振動子３６の温度変化速度が、一定の温度変化レベル以上の場合には、所定の短時間で測定を終了するように、温度補正制御装置７８によって制御されるようになっている。
【００７２】
すなわち、測温装置７６で測定された振動子３６の温度変化速度が、一定の温度変化レベル以上の場合には、接触子１８に接触した被検査対象である青果類自体の温度が、接触子１８、振動子３６の温度との温度差が一定レベル以上で大きい場合であり、この場合には、所定の短時間、例えば、２秒以内で測定を終了するように、温度補正制御装置７８によって制御されるようになっている。
【００７３】
これによって、青果類自体の温度によって、接触子３６および振動子１８の温度が変化しない時間内で、硬度測定を終了するので、被検査対象である青果類自体の温度による周波数の変化を抑えることができ、正確な硬度の測定が可能となる。
一方、測温装置７６で測定された振動子３６の温度変化速度が、一定の温度変化レベルを超えない場合は、継続して測定を行うように、温度補正制御装置７８によって制御されるようになっている。
【００７４】
すなわち、測温装置７６で測定された振動子３６の温度変化速度が、一定の温度変化レベルを超えない場合は、接触子１８に接触した被検査対象である青果類自体の温度が、接触子１８、振動子３６の温度との温度差が小さい場合であり、この場合には、温度差による周波数の変化がないので、このまま硬度測定を行っても、正確な硬度測定を行うことが可能である。
【００７５】
なお、このような所定時間としては、青果類Ａの種類などに応じて決定すればよく、特に限定されるものではないが、０．０１〜６０秒、好ましくは、０．１〜５秒、好適には、２秒程度にするのが望ましい。
なお、図１〜図５の実施例に示したように、測温装置７６で測定された振動子３６の温度と、温度補正制御装置７８に予め、入力された基準温度とに基づいて、記憶部６６に記憶された温度−周波数補正データに基づいて、周波数の変化情報を補正するように構成するとともに、この図６に示した実施例のように、測温装置７６で測定された振動子３６の温度変化速度が、一定の温度変化レベル以上の場合には、所定の短時間で測定を終了し、測温装置７６で測定された振動子３６の温度変化速度が、一定の温度変化レベルを超えない場合は、継続して測定を行うように構成してもよい。
【００７６】
このように構成することによって、例えば、室内や農園地などの環境温度によって、また、被検査対象である青果類自体の温度によって、接触子１８および振動子３６の温度が変化しても、温度変化による周波数の変化を補正するので、周波数の正確な変化情報を得ることができ、より正確な硬度測定が可能である。
また、この場合、接触子１８として、比熱が大きい被覆物質で被覆されている接触子を用いるのが望ましい。
【００７７】
この場合、被覆物質の比熱が、０．８４〜１．４６、好ましくは、１．２５〜１．４６であるのが望ましい。
また、このような被覆物質としては、塩化ビニル、アクリル、ポリカーボネートから選択した少なくとも１種の被覆物質からなるのが望ましい。
このように接触子１８が、比熱が大きい被覆物質で被覆されているので、例えば、室内や農園地などの環境温度によって、また、被検査対象である青果類自体の温度によっても、接触子および振動子の温度が変化することがない。
【００７８】
従って、温度の影響がないので、周波数の変化がなく、周波数の正確な変化情報を得ることができ、正確な硬度測定が可能である。
なお、このように、接触子１８が、比熱が大きい被覆物質で被覆されている場合には、上記の図１〜図５の実施例のように温度補正制御をしてもよいが、しなくても温度による影響がないので、正確な硬度測定が可能である。
【００７９】
なお、上記実施例では、所定のバネ定数を有するバネ部材４０を用いたが、所定の弾性定数を有する弾性部材であればよく、特に限定されるものではないが、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ゴムから選択した１種以上の弾性部材から構成することも可能である（これは、以下の実施例においても同様である）。
【００８０】
図７は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
この実施例の硬度測定装置１０は、図１〜３に示した硬度測定装置１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明は省略する。
図７に示した硬度測定装置１０では、図７に示したように、センサーホルダー３０の基端部を二股に分岐することなく、中央に単一の摺動案内部材４４を形成して、これをセンサーユニットケース２８の基端部の中央の開口部４８に摺動自在に挿着するように構成し、バネ圧調整機構７０として、センサーユニットケース２８の基端部の開口部４８内に、摺動案内部材４４の外周を摺動自在に移動して、バネ部材４０、４０の圧縮長さを調整するバネ圧調整部材７２を備えるようにしている。
【００８１】
この実施例の硬度測定装置１０でも、図１〜３に示した硬度測定装置１０と同様な作用効果を奏することができる。
以上説明した実施例では、例えば、青果類Ａの硬度係数が高い程ゲインが高くなるように、自励発振回路６０の中心周波数ｆ１に対して、ゲイン変化補正回路５６の中心周波数ｆ２を高い周波数帯域に設定したが、この逆に、青果類Ａの硬度係数が高い程ゲインが低くなるように、自励発振回路６０の中心周波数ｆ１に対して、ゲイン変化補正回路５６の中心周波数ｆ２を低い周波数帯域に設定することも可能である。
【００８２】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、ゲイン変化補正回路５６は、周波数の変化に対してゲインを上昇させ、このゲインの上昇により電圧を増加する特性を備えればよく、前述の実施例におけるバンドパスフィルタ回路以外にも、例えば、ローパスフィルタ回路、ハイパスフィルタ回路、ノッチフィルタ回路、積分回路、微分回路あるいはピーキング増幅回路などを用いることができるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、測温装置で測定した振動子の温度に基づいて、予め記憶された温度−周波数補正データに基づいて、温度補正制御装置によって周波数の変化情報を補正している。
従って、例えば、室内や農園地などの環境温度によって、また、被検査対象である青果類自体の温度によって、接触子および振動子の温度が変化しても、温度変化による周波数の変化を補正するので、周波数の正確な変化情報を得ることができ、正確な硬度測定が可能である。
【００８４】
また、本発明によれば、測温装置で測定した振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベル以上の場合には、所定の短時間で測定を終了するとともに、測温装置で測定した振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベルを超えない場合には、継続して測定を行うようになっている。
これにより、振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベル以上の場合、すなわち、接触子に接触した被検査対象である青果類自体の温度が、接触子、振動子の温度との温度差が一定レベル以上で大きい場合に、所定の短時間で測定を終了するようになっている。
【００８５】
従って、青果類自体の温度によって、接触子および振動子の温度が変化しない時間内で、硬度測定を終了するので、被検査対象である青果類自体の温度による周波数の変化を抑えることができ、正確な硬度の測定が可能である。
また、振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベルを超えない場合、すなわち、接触子に接触した被検査対象である青果類自体の温度が、接触子、振動子の温度との温度差が小さい場合には、温度差による周波数の変化がないので、このまま硬度測定を行っても、正確な硬度測定を行うことが可能である。
【００８６】
また、本発明によれば、接触子が、比熱が大きい被覆物質で被覆されているので、例えば、室内や農園地などの環境温度によって、また、被検査対象である青果類自体の温度によっても、接触子および振動子の温度が変化することがない。従って、温度の影響がないので、周波数の変化がなく、周波数の正確な変化情報を得ることができ、正確な硬度測定が可能であるなどの幾多の顕著で特有な作用効果を奏する極めて優れた発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の青果類の硬度測定装置の実施例の概略正面図である。
【図２】図２は、図１の青果類の硬度測定装置の実施例の概略断面図である。
【図３】図３は、ゲイン変化補正回路に使用されるフィルタ回路の回路構成図である。
【図４】図４は、本発明の青果類の硬度測定装置の原理を示す周波数−ゲイン−位相特性曲線図である。
【図５】図５は、本発明の青果類の硬度測定装置の原理を示す振動子の温度による周波数の変化の関係を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の原理を示す被検査対象の温度による周波数の変化の関係を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
【図８】図８は、青果物による硬度計の押し当て圧力について示すグラフである。
【図９】図９は、従来の青果類の硬度測定装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１０ 硬度測定装置
１２ａ カバー部材
１２ 硬度測定装置本体
１４ 把持部
１６ 操作表示部
１８ 接触子
２０ 操作ボタン
２０ｂ 設定ボタン
２０ａ 電源ボタン
２２ 表示窓
２４ センサーユニット
２６ 制御ユニット
２８ センサーユニットケース
３０ センサーホルダー
３４ センサー体
３６ 振動子
３８ 検出素子
４０ バネ部材
４２ 支持部
４４ 摺動案内部材
４８ 開口部
５０ 先端部
５２ 先端開口部
５４ 先端部
５６ ゲイン変化補正回路
５６ＧＰ ゲイン最大値
５６Ｇ ゲイン特性曲線
５８ 増幅回路
６０ 自励発振回路
６２ 周波数測定部
６４ 硬度測定部
６５ 表示部
６６ 記憶部
６８ 入力部
７０ バネ圧調整機構
７２ バネ圧調整部材
７４ バネ圧力制御部
７６ 測温装置
７８ 温度補正制御装置
１００ 測定装置
１０３ 振動子
１０５ 接触子
１１１ 自励発振回路
１１３ ゲイン変化補正回路
Ａ 青果類
ＡＭＰ 増幅回路
Ｃ１１ 容量素子
ｆ１ 中心周波数
ｆ１１ 共振周波数
ｆ１２ 共振周波数
ｆ２ 中心周波数
ｆＡ 周波数
Ｇ１１ ゲイン
Ｇ１２ ゲイン
Ｇ１ ゲイン
ＭＧ ゲイン特性曲線
ＭＧ１ ゲイン特性曲線
Ｐ１１ ゲイン極大値
Ｐ１２ ゲイン極大値
ＰＡ 初期判定圧力
ＰＢ 初期判定圧力
ＰＣ 所定圧
Ｒ１１ 抵抗素子
Ｒ１２ 抵抗素子
Ｒ１３ 抵抗素子
Ｒ１４ 抵抗素子
Ｖ１２ 基準電源端子
Ｖｉｎ 入力端子
Ｖｏｕｔ 出力端子
Δｆ 周波数変化量
Δｆ１ 周波数変化量
ΔｆＡ 周波数変化量
ΔＧ ゲイン変化量
Δθ 位相差
θ１ 入力位相
θ１１ 入出力合成位相差
θ２ 出力位相
θ５６ 特性曲線

Claims (14)

1. 青果類に接触する接触子と、
   前記接触子を振動させる振動子と、
   前記接触子を青果類に接触させた状態で、前記振動子の振動情報を帰還して共振状態にする自励発振回路とを備え、
   前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定装置であって、
   前記振動子の温度を測定する測温装置と、
   前記測温装置で測定した振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベル以上の場合には、所定の短時間で測定を終了するとともに、
   前記測温装置で測定した振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベルを超えない場合には、継続して測定を行うように制御する測温制御装置とを備えることを特徴とする温度補正機能を備えた青果類の硬度測定装置。
2. 青果類に接触する接触子と、
   前記接触子を振動させる振動子と、
   前記接触子を青果類に接触させた状態で、前記振動子の振動情報を帰還して共振状態にする自励発振回路とを備え、
   前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定装置であって、
   前記振動子の温度を測定する測温装置と、
   前記測温装置で測定した振動子の温度に基づいて、予め記憶された温度−周波数補正データに基づいて、前記周波数の変化情報を補正する温度補正制御装置と、
   前記測温装置で測定した振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベル以上の場合には、所定の短時間で測定を終了するとともに、
   前記測温装置で測定した振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベルを超えない場合には、継続して測定を行うように制御する測温制御装置とを備えることを特徴とする温度補正機能を備えた青果類の硬度測定装置。
3. 前記測温装置が、前記振動子に取り付けた測温抵抗体であることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の青果類の硬度測定装置。
4. 前記測温装置が、サーミスタ温度計であることを特徴とする請求項３に記載の青果類の硬度測定装置。
5. 前記測温装置が、前記振動子に取り付けた熱電対であることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の青果類の硬度測定装置。
6. 前記測温装置が、前記振動子に取り付けた半導体測温体であることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の青果類の硬度測定装置。
7. 前記接触子の先端が、略球形状であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の青果類の硬度測定装置。
8. 接触子を青果類に接触させた状態で、自励発振回路を介して、前記接触子を振動させる振動子の振動情報を帰還して共振状態にして、
   前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定方法であって、
   前記振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベル以上の場合には、所定の短時間で測定を終了するとともに、
   前記振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベルを超えない場合には、継続して測定を行うように制御することを特徴とする青果類の硬度測定方法。
9. 接触子を青果類に接触させた状態で、自励発振回路を介して、前記接触子を振動させる振動子の振動情報を帰還して共振状態にして、
   前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定方法であって、
   前記振動子の温度に基づいて、予め記憶された温度−周波数補正データに基づいて、前記周波数の変化情報を補正するとともに、
   前記振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベル以上の場合には、所定の短時間で測定を終了するとともに、
   前記振動子の温度変化速度が、一定の温度変化レベルを超えない場合には、継続して測定を行うことを特徴とする青果類の硬度測定方法。
10. 前記振動子の温度を、前記振動子に取り付けた測温抵抗体で測定することを特徴とする請求項８から９のいずれかに記載の青果類の硬度測定方法。
11. 前記測温装置が、サーミスタ温度計であることを特徴とする請求項１０に記載の青果類の硬度測定方法。
12. 前記振動子の温度を、前記振動子に取り付けた熱電対で測定することを特徴とする請求項８から９のいずれかに記載の青果類の硬度測定方法。
13. 前記振動子の温度を、前記振動子に取り付けた半導体測温体で測定することを特徴とする請求項８から９のいずれかに記載の青果類の硬度測定方法。
14. 前記接触子の先端が、略球形状であることを特徴とする請求項８から１３のいずれかに記載の青果類の硬度測定方法。

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