一种杨梅果实糖酸度便携式无损检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种杨梅果实糖酸度便携式无损检测装置。该检测装置包括外壳，以及安装在外壳上的特定波段光源、光照强度传感器和控制模块。外壳上设置有遮光壁7。特定波段光源和光照强度传感器均安装在遮光壁7的内侧。特定波段光源包括第一LED灯和第二LED灯。所述第一LED灯和第二LED灯的发光位置分别设置有570nm和610nm的滤光片。本发明专利技术使用32nm带宽的滤光片与光照强度传感器相配合，实现了低成本的杨梅糖度、酸度的无损检测。此外，本发明专利技术在降低成本的情况下达到了与利用4nm光谱分辨率光谱图像求得值相近的检测精度。像求得值相近的检测精度。像求得值相近的检测精度。

【技术实现步骤摘要】
一种杨梅果实糖酸度便携式无损检测装置


[0001]本专利技术属于果实糖酸度无损检测
，具体涉及一种杨梅果实糖酸度便携式无损检测装置及其检测方法。

技术介绍

[0002]杨梅是浙江省的一种重要经济作物，浙江省杨梅栽培的总面积约为70万亩，年总产量为21万吨。杨梅树性强健，易于栽培，经济寿命长，生产成本明显比其他水果低，因此，被人们誉为“绿色企业”和“摇钱树”。我国的杨梅主要集中在六月至七月进行采摘，采摘时间短，杨梅产量高，并且同一株杨梅树的杨梅成熟期不同，需要多次采摘。杨梅的口感和营养决定了杨梅的质量等级，较高等级的杨梅产生的经济价值也较高，以往人工分类杨梅取决于经验，因此分类标准参差不齐，不能充分发挥高质量杨梅的经济价值。同时，由于夏天的高温高湿的天气，杨梅的质地又较为柔软，没有外果皮进行保护，因此杨梅的耐储藏性较差，如果分类效率较低则会导致杨梅腐烂，影响质量。基于上述问题，目前急需一种高效而精确的杨梅分类方法与仪器。
[0003]杨梅的质量等级主要是由杨梅的甜度和酸度决定，质量较高的杨梅吃起来香甜可口，而在化学组分中的反应则是其果肉中所含糖度和酸度，因此如果能对杨梅果实的糖度和酸度进行准确的检测，就能够对杨梅进行分类。以往的水果质量检测方法需要破坏水果的成分，提取果肉通过化学组分分析，得到其相关组分，而随着光谱分析技术的兴起，使得对于水果的无损检测成为现实。光谱分析技术因具有分析时间短，无需样品预处理，非破坏性，无污染以及成本低等特点，已成为20世纪90年代以来发展最快，最引人注目的现代定量分析技术，广泛应用于农产品，食品的品质检测。近年来我国的水果无损检测研究主要应用于苹果等水果，尚未有研究用于杨梅的无损质量检测，而且所采用的光谱分析仪器均是一些较复杂的光谱仪，造价昂贵而且不易于使用。
[0004]申请号为“2020107825636”，名称为“一种杨梅品质无损检测方法”，以及申请号为“2020105424195”，名称为“一种基于高光谱的杨梅果实糖酸度无损检测方法”的专利申请中均记载了无损检测杨梅果实糖酸度的方法，但是二者分别需要使用工业相机、高光谱仪；而工业相机和高光谱仪均存在成本昂贵的缺点；因此，目前具有造价较低、便于使用的杨梅无损质量检测仪器尚未实现，因此具有极大的发展前景。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决以往人工判别杨梅成熟度的局限性，通过采集杨梅表面对相关特征波长光的反射信息，反演杨梅的酸度和糖度的便携式无损检测装置。
[0006]本专利技术提供一种杨梅果实糖酸度的便携式无损检测装置，其包括外壳，以及安装在外壳上的特定波段光源、光照强度传感器和控制模块。光照强度传感器的光谱分辨率为32nm。外壳上设置有遮光壁7。特定波段光源和光照强度传感器均安装在遮光壁7的内侧。特定波段光源包括第一LED灯和第二LED灯。所述第一LED灯和第二LED灯的发光位置分别设置
有570nm和610nm的滤光片。
[0007]控制模块安装在外壳内。控制模块利用糖酸度检测模型，以第一LED灯、第二LED灯分别发光时检测到的光强度为输入信号，计算被测杨梅果实的糖度C
sugar
和酸度PH如下：
[0008]C
sugar
＝A*C
anth
+B
[0009]PH＝A*R1‑
B
+C
[0010]C
anth
＝A*R
22
‑
B*R
620
+C
[0011]其中，C
anth
为杨梅的花青素含量，R1为第一LED灯照射被测杨梅果实的反射率，其表达式为R1＝L
LED1
/E
LED1
；L
LED1
、E
LED1
分别为第一LED灯照射被测杨梅果实测得的光强度、第一LED灯对应的标准光强度。R2为第二LED灯照射被测杨梅果实的反射率，其表达式为R2＝L
LED2
/E
LED2
；L
LED2
、E
LED2
分别为第二LED灯照射被测杨梅果实测得的光强度和第二LED灯对应的标准光强度。A、B、C为三个待定参数，其值通过提前标定得到。
[0012]作为优选，该杨梅果实糖酸度便携式无损检测装置还包括检测结果显示模块和控制开关。检测结果显示模块和控制开关安装在外壳的同一侧面上；控制开关控制糖酸度检测模型的启动；检测结果显示模块用于将检测结果可视化；可视化结果包括第一LED灯、第二LED灯的光强度值，以及糖酸度检测模型计算出的糖度值、酸度值。
[0013]作为优选，所述滤光片的滤波带宽为32nm。
[0014]作为优选，所述的遮光壁为3D打印得到的黑色空心圆柱体，其底面直径为15mm，高度为15mm，内端与两个LED灯的安装平面贴合并固定，外端用于与杨梅果实贴合。
[0015]作为优选，第一LED灯对应的标准光强度E
LED1
和第二LED灯对应的标准光强度E
LED2
，通过将遮光壁抵住标准白板后，第一LED灯和第二LED灯分别发光的方式，由光照强度传感器测量得到。
[0016]本专利技术的有益效果为：
[0017]1.本专利技术使用波长范围32nm的LED灯和光照强度传感器相配合，实现了低成本的杨梅糖度、酸度的无损检测。相比于现有技术中利用光谱分辨率达到4nm的光谱图像进行无损检测的技术方案，本申请只需使用现有的32nm带宽滤波片配合较低检测精度的光照强度传感，大大降低了设备成本，且经实测，对于570nm和610nm波段光谱在杨梅果实上的反射率，32nm带宽的特征波段的光谱信息与4nm带宽的特征波段的光谱信息呈现较高的一致性，使得本专利技术在降低成本的情况下达到了与利用4nm光谱分辨率光谱图像求得值相近的检测精度。
[0018]2.本专利技术使用遮光壁抵住杨梅果实进行检测，能够有效避免外界的干扰光信号对检测结果造成影响，从而提高检测精度。此外，本专利技术提供的杨梅果实糖酸度便携式无损检测装置能够快速测量杨梅果实糖度和酸度，并且具有较高精度，相较于目前市面上果实无损检测仪器如日本的K
‑
SS900LC检测仪、美国的F
‑
750检测仪和我国的TPF
‑
750检测仪等，本专利技术的突出优点在于便携式与低成本。市面上检测仪多采用近红外光谱，对于传感器要求较高，因此普遍重量在1
‑
10kg之间，而本仪器仅300g左右，近红外检测仪的售价普遍在几万元以上，而本仪器成本在几千元以内。
附图说明
[0019]图1为本专利技术中提供的杨梅果实糖酸度便携式无损检测装置的结构示意图
[0020]图2为本专利技术中特定波段光源和光照强度传感器的安装位置示意图；
[0021]图3为本专利技术提供的杨梅果实糖酸度便携式无损检测装置的内部示意图；
[0022]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种杨梅果实糖酸度便携式无损检测装置，其特征在于：包括外壳(1)，以及安装在外壳(1)上的特定波段光源(2)、光照强度传感器(3)和控制模块(4)；光照强度传感器(3)的光谱分辨率为32nm；外壳(1)上设置有遮光壁7；特定波段光源(2)和光照强度传感器(3)均安装在遮光壁7的内侧；特定波段光源(2)包括第一LED灯和第二LED灯；所述第一LED灯和第二LED灯的发光位置分别设置有570nm和610nm的滤光片；控制模块安装在外壳(1)内；控制模块利用糖酸度检测模型，以第一LED灯、第二LED灯分别发光时检测到的光强度为输入信号，计算被测杨梅果实的糖度C
sugar
和酸度PH如下：C
sugar
＝A*C
anth
+BPH＝A*R1‑
B
+CC
anth
＝A*R
22
‑
B*R
620
+C其中，C
anth
为杨梅的花青素含量，R1为第一LED灯照射被测杨梅果实的反射率，其表达式为R1＝L
LED1
/E
LED1
；L
LED1
、E
LED1
分别为第一LED灯照射被测杨梅果实测得的光强度、第一LED灯对应的标准光强度；R2为第二LED灯照射被测杨梅果实的反射率，其表达式...

【专利技术属性】
技术研发人员：张垚，王铖杰，张竞成，黄然，吴开华，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：