[发明专利]西瓜密度在线检测方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用亥姆霍兹共振在线检测西瓜密度的方法和装置。

背景技术

西瓜既解渴爽口，又营养丰富，深受人民的喜爱。随着现代人们的生活水平的提高，消费市场对西瓜的需求也发生了变化，不仅要求有好的风味品质，而且在品种的商品性等方面都提出了很高要求。目前对西瓜的无损检测方法，应用最多的是敲击声学特性和振动特性，主要原因是技术和设备上的要求比较简单，价格低廉。但是，这种方法存在着一定的局限性，尤其在检测过程中难以避免环境中的噪声干扰，此外，西瓜果形不规则，大小不一，结构明显不均匀，单点测试无法获得所有的内部信息，难以达到预测要求。对于用密度法进行西瓜品质无损检测，主要问题在于没有价格低廉、可靠、准确快速的体积干测方法，如果采用排水法测定西瓜体积，则西瓜的保鲜时间将大大下降，而且也不适用于在线检测和分级。虽然也有一些学者在致力于研究用于体积检测的设备，但是离实际应用还有一定的距离。因而开发出一种新型快速无损的西瓜体积实时检测方法，结合电子称重对西瓜质量的精确测量从而得出西瓜密度信息，可以为西瓜品质检测、分级提供有利手段。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种西瓜密度在线检测方法与装置。本发明将亥姆霍兹共振技术应用于西瓜体积的实时快速检测，并通过测量西瓜的质量得出西瓜的密度，从而为西瓜品质实时检测分级提供的理论依据及技术手段。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种西瓜密度在线检测方法，其特征在于，该方法具体为：将西瓜放入共振腔体后，将一定频率的调频波输入共振腔体，引起共振腔体内部空气振动产生共振，再将共振信号经快速傅里叶变换提取出共振频率，通过下式得到西瓜的体积：

；

式中，V是被测物西瓜的体积，W是共振腔体的容积，f₀是空共振腔体的共振频率，f_p是西瓜放入共振腔体后的共振频率，b是校正系数；最后由西瓜质量除以西瓜体积得到西瓜的密度。

一种西瓜密度在线检测装置，它包括检测系统、输送系统和控制系统；其中，所述检测系统主要由共振腔体、共振腔底盖、安装架、可调支座、信号发生器、放大器、扬声器、扬声器支座、传声器、数据采集卡、重力传感器、托板和气缸组成；所述共振腔体固定在安装架上，传声器固定在共振腔体的细颈上并高度可调，扬声器通过扬声器支座安装在共振腔体的细颈正上方，扬声器支座通过定位螺钉实现高度上下调节，重力传感器与气缸上的活塞固定连接，托板固定在重力传感器上，信号发生器、放大器和扬声器依次相连，传声器与数据采集卡相连；所述输送系统主要由倍速链、导轨、机架、电机、动力链、链轮、侧板、输送托、第一阻挡器 、第二阻挡器 组成；所述倍速链安装在导轨上，导轨固定在机架上，由电机通过动力链和链轮驱动；电机安装在机架的侧板上，第一阻挡器安装在机架上，位于两条倍速链的中间，上升状态阻挡置于倍速链上的输送托前行，下降状态时输送托可通过；所述控制系统由PLC、控制台、第一接近开关、第二接近开关 、第三接近开关 、工控机、变频器、气动控制阀组成；第一接近开关安装在安装架上，检测共振腔底盖是否合上；第二接近开关 安装在检测工位右侧，检测输送托是否离开检测工位；第三接近开关 安装在检测工位左侧，检测输送托是否进入检测工位；变频器、PLC和开关电源安装在控制柜内，变频器与电机相连，控制电机的转速；第一接近开关、第二接近开关 、第三接近开关 、第一阻挡器 、第二阻挡器 、变频器和气动控制阀均与PLC相连，气动控制阀安装在安装架上，工控机与数据采集卡相连。