苹果新鲜度的仿生嗅觉快速无损检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种苹果新鲜度的仿生嗅觉快速无损检测装置，包括管状的壳体，管状壳体的一端为进气口，另一端设置有抽气扇；壳体内从进气口向抽气扇方向顺次布置有加热器件和传感器陈列；所述传感器陈列通过接口电路连接有电源模块和供压/稳压模块。本实用新型专利技术选择金属氧化物传感器阵列，通过设计并建立接口电路对传感器响应信号进行采集与分析；由滤波、漂移补偿和特征值提取对特征信息进行预处理；通过主成分分析和线性判别分析对苹果气味信息分析计算，最终通过软件将气味特征信息算法实现，从而由气味特征信息快速准确地判断出苹果的新鲜度情况。

【技术实现步骤摘要】
苹果新鲜度的仿生嗅觉快速无损检测装置
本技术属于检测领域，具体涉及一种基于气体信息检测苹果新鲜度的装置。
技术介绍
苹果是我国第一大水果，其年产量达3849.1万吨，分别占全球苹果产量和栽培面积的53.7％和47.0％，但是苹果采后贮藏性下降导致的年损失率高达30％，给果农和果商造成了巨大的经济损失。苹果的新鲜度是用于评价苹果品质的重要因素之一，目前普遍还是采取人工进行感官评测的方法，用来衡量苹果新鲜度。然而专家的嗅觉感知，随着待测样本数量的增多，会对被测气味产生适应。此外，评判结果容易受人的情绪、健康及环境的影响，难以保证准确性和客观性。因此这种评价苹果新鲜度的方法并不具备统一的标准，也不能得出确切的结果。气味是苹果的一项重要感官品质，苹果的气味与其新鲜度水平存在着一定的关系。仿生嗅觉技术是一种用来模拟生物嗅觉系统从而对气味进行评判的一种技术。这一技术通过对气味进行采样，提取出其特征信息，再将信息传输并处理，最后再通过识别方法及手段得到判别结果。通过仿生嗅觉技术对样品进行检测可以做到无损害，并且检验周期短，可以得到快速无损的检验效果。鉴于此，研究一种苹果新鲜度的仿生嗅觉快速无损检测方法及装置是亟待解决且十分有意义的问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足之处，本技术的目的是提供一种苹果新鲜度的仿生嗅觉快速无损检测装置。实现本技术目的技术方案为：包括管状的壳体、弧形的顶面和侧面形状为梯形的进气口，管状壳体的一端连接所述进气口，另一端连接顶面；顶面内设置有抽气扇；进气口有内边和外边两层，外边向外倾斜，具有锯齿形边缘；内边向内倾斜，具有锯齿形边缘；壳体内从进气口向抽气扇方向顺次布置有加热器件和传感器陈列；所述传感器陈列通过接口电路连接有电源模块和稳压模块。优选地，进气口外边为硬质材料，进气口内边为软质材料，进气口内边中间为放置苹果的区域；进气口与管状壳体连接面上设置有多叶隔板。所述硬质的外边可以采用硬质塑料、不锈钢等制成，所述软质内边可采用橡胶制成。因为苹果大小不一，形状不是均匀的圆形，软质的锯齿形内边可以很好地固定苹果，便于测定。进一步地，所述加热器件为盘成塔状的电热丝，塔状电热丝底部设有导流板；所述传感器阵列设置在传感器插板上，导流板与传感器插板接触的边将所述传感器插板分成等面积的两面。优选地，当管状壳体垂直放置时，所述导流板垂直于水平面，导流板与传感器插板接触的边与管状壳体的中轴呈42～48°角。通过将传感器阵列与进气方向的夹角设定为45度左右，使由进气通道进入的气体与传感器阵列之间接触的效率最大。其中，所述传感器阵列包括金属氧化物传感器和乙醇电化学传感器、温度传感器，所述金属氧化物传感器包括酒精、硫化氢、氨气、食物蒸汽传感器；六个传感器分设在以所述导流板隔开的两面传感器插板上。其中，所述接口电路包括信号调节电路和A/D采样电路，所述通讯模块设置有USB接口，通过USB接口连接下位机。一种苹果新鲜度的快速无损检测方法，采用所述的仿生嗅觉快速无损检测装置进行检测，包括如下步骤：1)通过传感器阵列获得苹果新鲜度气味特征信息，建立苹果新鲜度气味特征信息库；2)对苹果新鲜度气味信息数据进行预处理，达到对信息进行滤波、漂移补偿和特征值提取的目的；3)采用主成分分析(PCA)方法对处理过后的苹果新鲜度气味特征信息进行数据提取，确定主成分；4)对苹果新鲜度气味信息数据进行分类器设计，寻找最大化目标函数，可很好地划分原始数据的目的。用线性判别分析(LDA)方法对苹果新鲜度气味信息进行处理，建立判别模型。因为乙醇是苹果释放的较大量的气体，本技术采用金属传感器和电化学传感器两种来检测。两种传感器的敏感度不一样，电化学传感器的最大输出电压为5V，根据试验比较优化，在输出达到3V时机切换为金属传感器的信号。所述步骤1)中，采用金属氧化物传感器和电化学传感器检测乙醇信息，当金属氧化物传感器采集的信号大于3.0V，则切换为记录电化学传感器检测的乙醇信息。步骤2)中，用修正后的差分法作为有效的特征值提取。差分法的定义为其中，Xi为响应的某一时刻值、为响应最大值、为响应最小值。所述的苹果新鲜度气味信息预处理方法用于使传感器响应曲线更加平滑，并消除环境因素对气体传感器的影响。其中，所述步骤3)中，主成分分析(PCA)的步骤为：计算相关系数矩阵、计算特征值和特征向量、计算主成分贡献率和累计贡献率与计算主成分的载荷值。对苹果新鲜度气味信息数据进行特征提取，达到对数据降维，减少数据处理过程中的运算量、提高分类的准确率的目的；其中，采用C#和MATLAB混合编程的方法实现PCA分析，用导入判别模型的方法实现LDA分类。本技术还包括步骤：通过传感器阵列采集得到待测样品苹果新鲜度气味数据信息，用步骤4)所得判别模型判断新鲜度。本技术的有益效果在于：本技术所提出的苹果新鲜度快速无损检测技术，包括传感器阵列的选择、传感器响应信号分析、响应特征信息预处理和数据分析方法研究。其中，传感器选择金属氧化物传感器阵列；通过设计并建立接口电路对传感器响应信号进行采集与分析；由滤波、漂移补偿和特征值提取对特征信息进行预处理；通过主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)对苹果气味信息分析计算；最终通过软件将气味特征信息算法实现，从而由气味特征信息快速准确地判断出苹果的新鲜度情况。本技术所用于快速无损检测苹果新鲜度的仿生嗅觉装置，包括装置的硬件结构和装置的软件实现两部分。所述装置的硬件结构部分包括进气室、传感器供压/稳压模块、信号调节装置、数据采集装置、电源模块与通讯模块。进气室中的金属氧化物传感器阵列采集苹果的气味特征信息。信号调节装置与进气室相连接，将苹果气味特征信息转化为电信号。数据采集装置与信号调节装置相连接，接受并采集上述装置所得到的数字气味特征信息。通讯模块与数据采集装置相连接，将气味特征信息传输至下位机进行处理。传感器供压/稳压模块与进气室中的传感器阵列相连接，为传感器阵列提供稳定的工作电压以保障其正常进行工作。电源模块与传感器供压/稳压模块、信号调节装置和数据采集装置相连接，为各部件提供电源，以保证上述各部件的正常运行。附图说明图1为本技术的苹果新鲜度的仿生嗅觉快速无损检测装置外观立体图。图2为本技术的仿生嗅觉快速无损检测苹果新鲜度装置剖视图。图3为本仿生嗅觉快速无损检测苹果新鲜度装置检测的流程图。图4为信号处理各模块的结构图。图中，1为传感器阵列，101为传感器插板，2为筒体，201为把手，，3为进气口，301为进气口外边，302为进气口内边，4为顶面，401为抽气扇，402为出气口，5为加热器件，6为导流板具体实施方式下面通过最佳实施例来说明本技术。本领域技术人员所应知的是，实施例只用来说明本技术而不是用来限制本技术的范围。如无特别说明，实施例中采用的手段均为本领域所公知的技术手段。实施例1参见图1，一种苹果新鲜度的仿生嗅觉快速无损检测装置，包括管状的筒体2、弧形的顶面4和侧面形状为梯形的进气口3(侧视2为梯形，仰视为圆形)，管状筒体的一端连接进气口3，另一端连接顶面4；顶面内设置有抽气扇401，顶面上开有出气口402。筒体上设置把手201。筒体内从进气口向抽气扇方向顺次布本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种苹果新鲜度的仿生嗅觉快速无损检测装置，其特征在于，包括管状的壳体、弧形的顶面和侧面形状为梯形的进气口，管状壳体的一端连接所述进气口，另一端连接顶面；顶面内设置有抽气扇，顶面上开有出气口；进气口有内边和外边两层，外边向外倾斜，具有锯齿形边缘；内边向内倾斜，具有锯齿形边缘；壳体内从进气口向抽气扇方向顺次布置有加热器件和传感器阵列；所述传感器阵列通过接口电路连接有电源模块和稳压模块。

【技术特征摘要】
1.一种苹果新鲜度的仿生嗅觉快速无损检测装置，其特征在于，包括管状的壳体、弧形的顶面和侧面形状为梯形的进气口，管状壳体的一端连接所述进气口，另一端连接顶面；顶面内设置有抽气扇，顶面上开有出气口；进气口有内边和外边两层，外边向外倾斜，具有锯齿形边缘；内边向内倾斜，具有锯齿形边缘；壳体内从进气口向抽气扇方向顺次布置有加热器件和传感器阵列；所述传感器阵列通过接口电路连接有电源模块和稳压模块。2.根据权利要求1所述的仿生嗅觉快速无损检测装置，其特征在于，进气口外边为硬质材料，进气口内边为软质材料，进气口内边中间为放置苹果的区域；进气口与管状壳体连接面上设置有多叶隔板。3.根据权利要求1所述的仿生嗅觉快速无损检测装置，其特征在于，所述加热器件为盘成塔状的电热丝，塔状电热...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾文珅，韩平，王纪华，万赐晖，
申请(专利权)人：北京农业质量标准与检测技术研究中心，
类型：新型
国别省市：北京,11