[发明专利]一种基于触觉启发的用于食品口感评价的摩擦振动测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于触觉启发的用于食品口感评价的摩擦振动测量装置，其特征在于，包括温度控制模块、力学测量模块和振动测量模块；

所述的温度控制模块包括摩擦台卡槽(9)、仿皮肤摩擦片(10)、传热片(11)、恒温加热器(12)和摩擦台基座(13)；所述的恒温加热器(12)安装在摩擦台基座(13)上，用于加热由传热片(11)、仿皮肤摩擦片(10)和摩擦台卡槽(9)构成的摩擦腔；所述的传热片(11)位于恒温加热器(12)与仿皮肤摩擦片(10)下表面之间，仿皮肤摩擦片(10)上表面由摩擦台卡槽(9)沿周向压紧；所述仿皮肤摩擦片(10)为有机硅或聚二甲基硅氧烷材质；

所述的力学测量模块包括牵引平台(1)、力传感器(2)和牵引线(3)；由牵引平台(1)通过牵引线(3)与振动测量模块连接，所述的力传感器(2)固定于牵引平台(1)上，用于测量牵引摩擦力的大小；

所述的振动测量模块包括固定旋钮(6)、加速度传感器(7)、摩擦滑块(8)和摩擦球(14)；所述的加速度传感器(7)安装在摩擦滑块(8)的顶部；所述加速度传感器(7)为多轴加速度传感器，至少一个轴向用于测量垂直方向上的加速度，测量范围为0-5000Hz；所述的摩擦球(14)的数量为3个，呈等腰三角形固定安装于摩擦滑块(8)底面，且3个摩擦球(14)关于牵引线(3)对称；摩擦滑块(8)置于摩擦台卡槽(9)内，摩擦滑块(8)的宽度小于摩擦台卡槽(9)的槽宽，底部的摩擦球(14)与仿皮肤摩擦片(10)上表面接触；摩擦滑块(8)靠近力学测量模块的一侧连接牵引线(3)，通过摩擦滑块(8)上的固定旋钮(6)调节牵引线(3)的松紧程度；所述的摩擦滑块(8)的牵引摩擦力方向与摩擦台卡槽(9)的槽向平行。

2.根据权利要求1所述的摩擦振动测量装置，其特征在于，所述摩擦球(14)为直径6-12mm的不锈钢半球。

3.根据权利要求1所述的摩擦振动测量装置，其特征在于，所述力传感器(2)的测量范围为0-500N。

4.一种使用如权利要求1-3任一权利要求所述摩擦振动测量装置的食品口感评价方法，其特征在于，温度控制模块通过恒温加热器(12)将由仿皮肤摩擦片(10)、传热片(11)、摩擦台卡槽(9)构成的摩擦腔加热并控制在恒定温度，将食品样品置于摩擦腔内，在仿皮肤摩擦片(10)上表面形成均匀薄层；

待食品样品温度恒定后，将摩擦滑块(8)置于摩擦台卡槽(9)内，使底部摩擦球(14)与食品样品直接接触；通过固定旋钮(6)调整牵引线(3)的松紧程度，对摩擦滑块(8)进行预紧，之后由牵引平台(1)以恒定的速度牵引摩擦滑块(8)做摩擦运动，所述摩擦运动中的摩擦力信号和振动信号分别通过力传感器(2)和加速度传感器(7)进行采集，从所述摩擦力信号和振动信号中提取表征口感的信号特征值，实现对食品口感的评价。

5.根据权利要求4所述的食品口感评价方法，其特征在于，通过牵引平台(1)控制摩擦滑块(8)的牵引速度恒定，速度范围为0.01-41mm/s。

6.根据权利要求4所述的食品口感评价方法，其特征在于，通过恒温加热器(12)控制加热温度恒定，温度范围为30-50℃。

7.根据权利要求4所述的食品口感评价方法，其特征在于，所述表征口感的力信号特征值包括极值力、均值力、摩擦功，振动信号特征值包括峰值均值、峰值比例、功率谱重心、香农熵。