便携式水果硬度检测仪器制造技术

本发明专利技术公开了一种便携式水果硬度检测仪器。外套筒在内套筒外，内套筒底端固接弹簧挡块，外套筒设有两道周向凹槽，上下周向凹槽之间和外套筒顶部内壁之间形成第一第二环形台阶面，第一环形台阶面和弹簧挡块之间有施力弹簧，外套筒向下移动时阶梯台阶被弹簧挡块阻挡限位；压力传感器装在内套筒中间，压力传感器经弹性组件和导杆连接，导杆和探头固接，弹簧挡块设置有第一压电薄膜，弹簧挡块上有第二压电薄膜。本发明专利技术可用于微损或无损测量水果果实硬度，也可用于削皮后测试水果果肉硬度，测量结果不受手动施加压力和加载速度影响，更加精确，具有携带方便、测量速度快、检测精度高、操作简便，以及适用于果园、超市等场合现场测量等特点。

【技术实现步骤摘要】
便携式水果硬度检测仪器
本专利技术涉及了一种便携检测仪器，尤其是涉及了一种便携式水果硬度检测仪器，适用于果园及超市等场合进行水果硬度快速检测。
技术介绍
水果是重要的农产品之一，水果产业作为劳动密集型产业是种植业中仅次于粮食蔬菜的第三大支柱产业，年产量达上亿吨，在我国的国民经济中占有非常重要的地位。每年有20％-30％的水果因各种原因浪费，其中因采摘期不当、贮藏时间过长、运输损伤等原因导致的浪费的占很大的比重。若能提供可在果园、超市等场合实时检测水果成熟度的便携仪器，帮助果农、经销商合理判断水果采收期，货架期等，则可有效改善水果的浪费现状。硬度是评估水果成熟度的重要指标之一，对指导水果的采摘、储藏、运输和加工均具有重要的作用。为从源头上确保水果品质，方便确定水果的采摘时间和后续的管理，生产更优质的水果，实时对水果硬度进行测试意义重大。因此，测量准确、操作简单的便携水果硬度检测仪器具有很大的发展空间。现有的水果硬度评估方法主要有：感官鉴定法，主要凭借手指按压的触觉来评估。判定的准确性受人为因素影响大，可靠性不高。手持穿刺水果硬度计，这是目前国内应用最为广泛的便携硬度检测仪器，方法是将圆柱形压头以一定的力压入去皮水果的果肉中一定深度测量最大穿透力，但其缺点是测量步骤较为繁琐，测量对水果的损伤较大且无法控制手施加的压力和加载速度，易造成测量误差。声学响应法，通过检测锤击果实的声音信号来评估果实硬度，水果应变足够小通常可认为是无损的。但仪器存在的主要问题是测量结果受水果质量、形状影响，易受仪器本身噪音的干扰。国内外许多研究机构已经对台式无损硬度检测设备进行了多年研究，并且研发出了用于硬度分选的自动化商业生产线。但在果园或偏远地区等场合，台式设备并不适用。因此便携硬度检测仪器的研发意义重大。目前国内外在水果内部品质无损检测装备上都进行了一些基础研究，但能投入实际生产应用的并不多。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述
技术介绍
中的不足，提供一种可在果园及超市等场合对水果硬度进行快速现场检测的便携仪器。本专利技术仪器相对于现有便携仪器，测量结果不受手施加压力不同的影响，具有携带方便、操作简单、测量速度快、检测精度高等特点。本专利技术能够实现每次检测过程的一致性，能不同人操作和实施均能准确检测，解决了现有机械压力传感检测下不同人操作施加不同干扰压力而导致测量结果不一致性的技术问题；同时无需深入插入水果内部，解决了现有压力测试手持式测试后水果无法食用的问题。本专利技术采用的技术方案如下。本专利技术包括硬度检测机构，硬度检测机构主要由外套筒、内套筒、探头、第一压电薄膜、弹簧挡块、第二压电薄膜、施力弹簧、导杆、弹性组件和压力传感器；外套筒套装在内套筒外，内套筒底端固定连接环形的弹簧挡块，外套筒从中部到底部的内壁设有上下连续两道周向凹槽，上周向凹槽的直径小于下周向凹槽的直径，上周向凹槽和外套筒顶部内壁之间形成第一环形台阶面，上周向凹槽和下周向凹槽之间形成第二环形台阶面，第一环形台阶面和弹簧挡块上端面之间连接有施力弹簧，第二环形台阶面的内径小于弹簧挡块的外径，使得外套筒向下移动时阶梯台阶被弹簧挡块上端面阻挡限位；压力传感器通过紧定螺钉固定安装在内套筒中间，压力传感器下端经弹性组件和导杆上端连接，导杆下端和探头固接，探头从弹簧挡块中间向下伸出于弹簧挡块，弹簧挡块的下端面设置有第一压电薄膜，第二环形台阶面对应的弹簧挡块上端面上设置有第二压电薄膜。所述的弹性组件包括上下安装座和连接在上下安装座之间的压力弹簧，上安装座固定于压力传感器底部，下安装座固接导杆上端。所述的内套筒中部设有内凸缘，内凸缘位于下安装座下方，阻挡下安装座下行限位。包括外壳，外壳固定于内套筒上端部，外壳内安装有控制单元和显示单元；第一压电薄膜、第二压电薄膜和压力传感器均连接到控制单元的输入端，控制单元的输出端连接到显示单元；通过控制单元检测到两个第一压电薄膜、第二压电薄膜信号后，立即锁定并读取压力传感器信号作为测量结果。所述的施力弹簧弹性系数大于弹性组件中压力弹簧的弹性系数，确保施力弹簧完全压缩时探头能回缩到位。所述的水果可以为桃子、李子、梨、苹果、芒果、柑橘、香蕉、西瓜、西红柿、草莓等。本专利技术套筒内设计施力弹簧和压力弹簧，下压到位时提供稳定弹簧力，避免测量结果受到手施加压力不同的影响；相对于现有的手持式穿刺计，不需削皮且压入深度限制在水果弹性形变内，为无损或微损测量。弹簧挡块上、下端面安装压电薄膜，当两个压电薄膜均检测压力时立即读取压力传感器信号，保证测量结果精确性。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术套筒内设计施力弹簧，且弹簧挡块两端面安装压电薄膜，可避免手施加压力不同对测量结果造成的影响，具有测量速度快，精度高等特点。2.采用多种可更换探头，可根据水果种类做快速更换。3.本专利技术结构简单，轻便，便于携带，对操作者技术性要求不高，测量时可有效避免手施加压力大小的影响，只需要完成探头更换、施力、读数这几个简单动作，可在几秒至内完成测试。4.本专利技术可随时利用标准硬度块对仪器测量值进行校正，仪器长期使用后仍可保持高精度。5.测量简单，可不削皮测果实硬度，可削皮测果肉硬度，适合现场使用。相对于传统力-变形原理仪器，本专利技术仪器优点在于：第一点，通过弹簧结构，压电薄膜，可避免手施加压力和施加速度对测量结果的影响，通过数位操作者的测量结果发现，操作者施加压力的速度、大小对测量结果基本无影响，误差稳定在±0.5％以内；第二点，本专利技术相对传统穿刺仪器，专利技术仪器可不削皮测果实硬度，测量对水果基本无损，也可削皮测果肉硬度。第三点，实验得知仪器测量硬度与质构仪测量(标准方法)的屈服力有极显著相关性，相关系数为0.8(p<0.01)。较传统仪器使用更为简单，适合果农等了解专业知识较少的人使用。附图说明图1是本专利技术整体结构三维示意图；图2是本专利技术内部结构示意图；图3是本专利技术工作不同状态过程示意图；图4是本专利技术实施列原理框图。图中，1-探头，2-第一压电薄膜，3-弹簧挡块，4-第二压电薄膜，5-施力弹簧，6-导杆，7-内套筒，8-压力弹簧，9-紧定螺钉，10-压力传感器，11-外套筒，12-控制单元，13-外壳，14-显示单元。具体实施方式本专利技术提供的便携式水果硬度检测仪器，基于力-变形原理，可对水果品质中的重要指标之一硬度进行现场快速检测，方便携带，不受场地限制。以下结合说明书附图，对本专利技术作进一步说明，但本专利技术并不局限于以下实施例。如图1和图2所示，包括硬度检测机构和外壳13，硬度检测机构主要由外套筒11、内套筒7、探头1、第一压电薄膜2、弹簧挡块3、第二压电薄膜4、施力弹簧5、导杆6、弹性组件8和压力传感器10；外套筒11套装在内套筒7外，外套筒11外壁用于人手持，内套筒7底端固定连接环形的弹簧挡块3，外套筒11从中部到底部的内壁设有上下连续两道周向凹槽，两道周向凹槽连通连接，上周向凹槽的直径小于下周向凹槽的直径，上周向凹槽和外套筒11顶部内壁之间形成第一环形台阶面，上周向凹槽和下周向凹槽之间形成第二环形台阶面，第一环形台阶面和弹簧挡块3上端面之间连接有施力弹簧5，施力弹簧5套装于内套筒7外，外套筒11在施力弹簧5作用下相对于内套筒7可轴向上下运动，第二环形台阶面的内径小于弹簧挡块3的外径，使得外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携式水果硬度检测仪器，其特征在于：包括硬度检测机构，硬度检测机构主要由外套筒(11)、内套筒(7)、探头(1)、第一压电薄膜(2)、弹簧挡块(3)、第二压电薄膜(4)、施力弹簧(5)、导杆(6)、弹性组件(8)和压力传感器(10)；外套筒(11)套装在内套筒(7)外，内套筒(7)底端固定连接环形的弹簧挡块(3)，外套筒(11)从中部到底部的内壁设有上下连续两道周向凹槽，上周向凹槽的直径小于下周向凹槽的直径，上周向凹槽和外套筒(11)顶部内壁之间形成第一环形台阶面，上周向凹槽和下周向凹槽之间形成第二环形台阶面，第一环形台阶面和弹簧挡块(3)上端面之间连接有施力弹簧(5)，第二环形台阶面的内径小于弹簧挡块(3)的外径，使得外套筒(11)向下移动时阶梯台阶被弹簧挡块(3)上端面阻挡限位；压力传感器(10)通过紧定螺钉(9)固定安装在内套筒(7)中间，压力传感器(10)下端经弹性组件(8)和导杆(6)上端连接，导杆(6)下端和探头(1)固接，探头(1)从弹簧挡块(3)中间向下伸出于弹簧挡块(3)，弹簧挡块(3)的下端面设置有第一压电薄膜(2)，第二环形台阶面对应的弹簧挡块(3)上端面上设置有第二压电薄膜(4)。...

【技术特征摘要】
1.一种便携式水果硬度检测仪器，其特征在于：包括硬度检测机构，硬度检测机构主要由外套筒(11)、内套筒(7)、探头(1)、第一压电薄膜(2)、弹簧挡块(3)、第二压电薄膜(4)、施力弹簧(5)、导杆(6)、弹性组件(8)和压力传感器(10)；外套筒(11)套装在内套筒(7)外，内套筒(7)底端固定连接环形的弹簧挡块(3)，外套筒(11)从中部到底部的内壁设有上下连续两道周向凹槽，上周向凹槽的直径小于下周向凹槽的直径，上周向凹槽和外套筒(11)顶部内壁之间形成第一环形台阶面，上周向凹槽和下周向凹槽之间形成第二环形台阶面，第一环形台阶面和弹簧挡块(3)上端面之间连接有施力弹簧(5)，第二环形台阶面的内径小于弹簧挡块(3)的外径，使得外套筒(11)向下移动时阶梯台阶被弹簧挡块(3)上端面阻挡限位；压力传感器(10)通过紧定螺钉(9)固定安装在内套筒(7)中间，压力传感器(10)下端经弹性组件(8)和导杆(6)上端连接，导杆(6)下端和探头(1)固接，探头(1)从弹簧挡块(3)中间向下伸出于弹簧挡块(3)，弹簧挡块(3)的下端面设置有第一压电薄膜(2)，第二环形台阶面对应的弹簧挡块(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔笛，王大臣，丁城桥，冯喆，容典，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33