[发明专利]一种水囊式果蔬紧实度测量装置及方法

权利要求书

1.一种水囊式果蔬紧实度测量装置，其特征在于：包括水压动力控制元件（1）和水囊式测压元件（11）；所述水压动力控制元件（1）设在水囊式测压元件（11）下方，为水囊式测压元件（11）提供水压动力，用于测量被测果蔬的压力以计算紧实度；所述的水压动力控制元件（1）包括微型水泵（2）、水箱（3）、管道线路连接箱（4）、输出软管（8.1）、输入软管（8.2）、流量传感器（9）和直流电源组件（10）；所述直流电源组件（10）位于底部，微型水泵（2）、水箱（3）与流量传感器（9）均固定于直流电源组件（10）上表面；所述的直流电源组件（10）为所述微型水泵（2）提供动力，可进行直流交流转换；所述水箱（3）上方设有管道线路连接箱（4）；所述微型水泵（2）将水箱（3）中的水泵出，通过输入软管（8.2）输送到管道线路连接箱（4），管道线路连接箱（4）通过输出软管（8.1）连接流量传感器（9），流量传感器（9）与水箱（3）相连通。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的水囊式测压元件（11）包括水囊式测量筒（5）、多通道数据采集卡（6）、环形测压带（7）；环形测压带（7）设在水囊式测量筒（5）的内部，用于测量被测果蔬的压力；多通道数据采集卡（6）设在水囊式测量筒（5）上方。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的水囊式测量筒（5）包含水囊（12）、测量筒壳体（13），用于给环形测压带（7）施加压力，并包裹被测果蔬；其中，水囊（12）安装在测量筒壳体（13）内；所述水囊（12）与管道线路连接箱（4）相连通。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述环形测压带（7）主体是一根弹性伸缩带（14），上面均匀间隔设有三个压力传感段（15），压力传感段设有多个压力传感器（16），用于测量被测果蔬的压力。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的多通道数据采集卡（6）用于采集环形测压带（7）上的压力传感器（16）获得的压力数据。

6.一种采用根据权利要求1所述装置检测果蔬紧实度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）测量果蔬直径：测量被测果蔬直径d，以此确定直径压缩变形量Δd=0.05d，体积压缩变形量；

（2）布置测压装置：将环形测压带内圈套在被测果蔬中间部位，一同置于水囊式测量筒内；

（3）施加预载荷：启动微型水泵使测量筒水囊平稳均匀充水，使被测果蔬表面及环形测压带与水囊式测量筒内壁完全均匀接触，待多通道数据采集卡各通道压力示数为0-1N且被测果蔬无明显变形时，停止微型水泵运转，记录此时流量传感器示数S₀，即为单位时间充水体积；

（4）行程加载：再次启动微型水泵，待经过一定时间t后，停止水泵运转，记录此时多通道数据采集卡上各压力传感器的平均示数，其中n为压力传感器个数，N_i为第i个传感器的示数，行程加载时间t满足如下条件：

（5）紧实度计算：根据果蔬受均布径向压力作用时应力与应变之间关系可得出被测果蔬径向截面只有正应力无剪应力，果蔬表面承受的径向载荷可作为单位面积上承受的径向应力，以此计算：

体积变形量：

应力：

以此得出体积弹性模量：

体积弹性模量E反映果蔬紧实度，其值越大，果蔬内部越紧实；

（6）行程返回：重新启动水泵排出测量筒水囊内的水，取出果蔬和环形测压带。