一種哈密瓜成熟度聲學無損檢測裝置的制作方法

本實用新型涉及一種哈密瓜成熟度聲學無損檢測裝置。

背景技術：

哈密瓜是新疆的特色瓜果和國家地理標志產品，近年來哈密瓜的種植面積快速增加，2002-2009年種植面積從2.60萬hm²增長到8.67萬hm²。然而，市場上哈密瓜品質良莠不一，降低了整體價格。其原因有：（1）內地大量引種的哈密瓜品質低，但卻打著新疆“哈密瓜”的牌子，影響新疆精品哈密瓜的聲譽；（2）新疆瓜農為了搶占早市，或者在五、六成熟時采摘，或者使用“乙烯利”等催熟，使品質差的哈密瓜流入市場，以次充好；（3）由于園藝管理水平高低不同，同一瓜園品質哈密瓜品質也有較大差異。傳統哈密瓜成熟度的識別主要靠看（網紋及顏色）、聞（香味）、按（軟硬），但易疲勞且檢測結果受主觀影響大；水果硬度計和糖度計可用來檢測哈密瓜成熟度，但屬于破壞性檢測。因此，如何實現哈密瓜成熟度的無損檢測，是哈密瓜產業迫切需要解決的問題，對實現哈密瓜分級以提高商品率具有重要意義。

目前國內外有關瓜果成熟度無損檢測方法主要有可見/近紅外光譜法、高光譜法、振動法、激光多普勒測振法、聲學法等技術。可見/近紅外光譜法是無損檢測技術研究熱點之一，對于皮厚、體積大的瓜果，其內部糖度分布差異較大，該檢測法的光源投射性能有限，需要較強的光源功率；高光譜法是光譜和圖像融合的新技術，也可用于瓜果成熟度的檢測，但需海量數據處理，檢測設備昂貴；振動法也可用于瓜果的成熟度檢測，感測信號的加速度傳感器必須貼在試樣上，不僅固連困難，而且會因其附加質量而影響瓜果的自由振動，檢測誤差大；激光多普勒測振法（LDV）可以通過振動信號檢測瓜果的成熟度，盡管該方法測量精度高，但正弦信號掃描時間長，檢測慢且設備過于昂貴；近年來，聲學法檢測技術日趨成熟，對瓜果成熟度檢測穩定性和精度都不斷提高，其檢測設備也較低廉，具有較好的技術應用開發優勢。

技術實現要素：

本實用新型的目的是一種哈密瓜成熟度聲學無損檢測裝置，它結構簡單，操作簡便，檢測精度高。有效減少市場上哈密瓜品質參差不齊，質優價低的現象，解決了目前市場上哈密瓜成熟度檢測儀器破壞性檢測，價格昂貴的問題。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：

本實用新型其特點在于：由工作臺、聲音激勵部件、哈密瓜支撐座、聲音信號感測部件和信號處理器五部分構成，所述的聲音激勵部件、哈密瓜支撐座和聲音信號感測部件均設在工作臺上；所述的工作臺上帶有一個托盤滑塊槽和兩個連接塊槽；所述的聲音激勵部件由彈簧激勵錘、彈簧激勵錘支撐座、彈簧激勵錘臺架、擺動夾持體、緩沖墊、擺動夾持體擺動角度調節彈簧、連接軸、連接塊構成；所述的哈密瓜支撐座由漏斗式托盤和托盤滑塊構成；所述的聲音信號感測部件由固定夾持體、緩沖墊、電容式傳聲器、電容式傳聲器固定筒構成；所述的電容式傳聲器設于電容式傳聲器固定筒內；所述的電容式傳聲器定距筒安裝在所述的固定夾持體內，所述的信號處理器與所述的電容式傳聲器連接，所述的電容式傳聲器采集聲音信號經過信號處理器進行信號放大和抗凝濾波處理獲得時域和頻域信號；所述的擺動夾持體和固定夾持體相對設置在工作臺上。

上述連接塊設有兩塊，所述的擺動夾持體擺動角度調節彈簧設有兩個，所述的連接塊上帶有軸孔，所述的擺動夾持體上帶有軸孔，所述的連接塊固定在所述的連接塊槽內，所述的擺動夾持體通過連接軸和連接塊安裝在工作臺上，使所述的擺動夾持體可在工作臺上繞所述的連接軸擺動，所述的擺動夾持體擺動角度調節彈簧設在連接塊內 ，并與連接塊上的軸孔同圓心，擺動夾持體擺動角度調節彈簧一端扭臂固定在所述的擺動夾持體內，對應端扭臂固定在所述的連接塊內，使哈密瓜放置于哈密瓜支撐座后擺動夾持體能迅速夾持住哈密瓜。

上述的彈簧激勵錘臺架上帶有調距槽，所述的彈簧激勵錘支撐座帶有調距片，所述的調距槽與調距片相配合，使所述的彈簧激勵錘支撐座在所述的彈簧激勵錘臺架上帶動所述的彈簧激勵錘移動，并起到調節所述的彈簧激勵錘頭與哈密瓜之間距離一致的作用，使得彈簧激勵錘激勵力的大小恒定。

上述緩沖墊設有四塊，所述的擺動夾持體上部相對應設置兩塊緩沖墊，所述的固定夾持體上部相對應設置兩塊緩沖墊，所述的擺動夾持體的緩沖墊分別與所述的固定夾持體的緩沖墊相對應形成夾持弧，夾持哈密瓜兩側，帶動所述的托盤滑塊在所述的托盤滑塊槽內滑動，擺正哈密瓜的位置，使所述的電容式傳聲器更為準確、清晰的采集哈密瓜赤道部的聲信號。

上述固定夾持體上帶有聚音槽，減少了噪音對聲音信號的干擾。

由于激勵不同成熟度哈密瓜所產生的聲音信號在哈密瓜內部的響應頻率和傳播速度會有差異，因此彈簧激勵錘激勵哈密瓜，電容式傳感器檢測激勵聲信號的時域和頻域信號，通過獲得的時域信號和頻域信號計算聲音在哈密瓜內部的響應頻率和傳播速度并與哈密瓜的成熟度建立關系來實現哈密瓜成熟度的無損檢測。

與現有技術相比，本實用新型能較便攜、準確、快速無損的檢測哈密瓜成熟度，其結構中哈密瓜支撐座和四塊緩沖墊，夾持哈密瓜，可以保證哈密瓜自由振動，本實用新型結構中彈簧激勵錘選用萬能型彈簧激勵錘力度可控，可調整到對哈密瓜不產生內部損傷的力度，實現無損檢測；其結構中的電容式傳聲器與哈密瓜非接觸，可精確地檢測聲信號，可以避免以往感測信號的加速度傳感器必須貼在試樣上，不僅固連困難，而且會因其接觸面積的大小而影響接收信號，檢測誤差大；本實用新型機構中的擺動活動夾持體可以快速擺動加持住哈密瓜提高工作效率；采用本實用新型可以便攜、準確、快速無損地判斷哈密瓜成熟度，有效減少市場上哈密瓜品質參差不齊，質優價低的現象，解決了目前市場上哈密瓜成熟度檢測儀器破壞性檢測、價格昂貴的問題。

附圖說明

圖1為本實用新型結構的立體分解示意圖；

圖2為圖1組合后的立體結構示意圖；

圖3為圖1彈簧激勵錘和電容式傳聲器檢測哈密瓜狀態的正面示意圖；

圖4為圖1中固定夾持體上的聚音曹示意圖。

圖示中：1為工作臺，2為彈簧激勵錘臺架，3為調距槽，4為調距片，5為彈簧激勵錘支撐座，6為彈簧激勵錘，7為擺動夾持體，8為緩沖墊，9為擺動夾持體擺動角度調節彈簧，10為連接塊，11為漏斗式托盤，12為托盤滑塊，13為固定夾持體，14為電容式傳聲器固定筒，15為電容式傳聲器，16為托盤滑塊槽，17為連接軸，18為連接塊槽，19為信號處理器，20為哈密瓜，21為聚音槽。

具體實施方式

實施例：參照附圖1～3，由工作臺1、聲音激勵部件、哈密瓜支撐座、聲音信號感測部件和信號處理器五部分構成，聲音激勵部件和聲音信號感測部件相對設置在工作臺1上，哈密瓜支撐座設置在聲音激勵部件和聲音感測部件之間；所述的工作臺1上帶有一個托盤滑塊槽16和兩個連接塊槽18。

（1）所述的聲音激勵部件由彈簧激勵錘6、彈簧激勵錘支撐座5、彈簧激勵錘臺架2、擺動夾持體7、緩沖墊8、擺動夾持體擺動角度調節彈簧9、連接軸17、連接塊10構成；所述的彈簧激勵錘6設在所述的彈簧激勵錘支撐座5上，所述的彈簧激勵錘支撐座5設在所述的彈簧彈簧激勵錘臺架2上，所述的彈簧激勵錘臺架2上帶有調距槽3，所述的彈簧激勵錘支撐座5帶有調距片4，所述的調距槽3與調距片4相配合，使所述的彈簧激勵錘支撐座5在所述的彈簧激勵錘臺架2上帶動所述的彈簧激勵錘6移動，起到調節所述的彈簧激勵錘6與哈密瓜20之間距離一致的作用，使得所述的彈簧激勵錘激勵力的大小恒定；所述的連接塊10設有兩塊，所述的擺動夾持體擺動角度調節彈簧9設有兩個，所述的連接塊10上帶有軸孔，所述的擺動夾持體7上帶有軸孔，所述的連接塊10固定在所述的連接塊槽18內，所述的擺動夾持體7通過連接軸17和連接塊10安裝在工作臺1上，使所述的擺動夾持體7可在工作臺1上繞所述的連接軸17擺動，所述的擺動夾持體擺動角度調節彈簧9設在所述的連接塊10內 ，并與所述的連接塊10上的軸孔同圓心，所述的擺動夾持體擺動角度調節彈簧9一端扭臂固定在所述的擺動夾持體7內，對應端扭臂固定在所述的連接塊10內，使所述的哈密瓜20放置于所述的哈密瓜支撐座后所述的擺動夾持體7能迅速夾持住哈密瓜20。

（2）所述的擺動夾持體7和固定夾持體13相對設置在所述的工作臺1上，所述的哈密瓜支撐座設在所述的擺動夾持體7和固定夾持體13之間由所述的漏斗式托盤11和所述的托盤滑塊12構成。所述的緩沖墊8設有四塊，所述的擺動夾持體7上部相對應設置兩塊緩沖墊8，所述的固定夾持體13上部相對應設置兩塊緩沖墊8，所述的擺動夾持體7上的緩沖墊8分別與固定夾持體13上的緩沖墊8相對應形成夾持弧，夾持哈密瓜20兩側，帶動所述的托盤滑塊12在所述的托盤滑塊槽16內滑動，擺正哈密瓜20的位置，使所述的電容式傳聲器15更為準確、清晰的采集哈密瓜20赤道部的聲信號。

（3）所述的聲音信號感測部件由固定夾持體13、緩沖墊8、電容式傳聲器15、電容式傳聲器固定筒14構成；所述的電容式傳聲器15設于電容式傳聲器固定筒14內；所述的電容式傳聲器定距筒14安裝在固定夾持體13內，所述的信號處理器19與電容式傳聲器15連接，電容式傳聲器15采集聲音信號經過信號處理器19進行信號放大和抗凝濾波處理獲得時域和頻域信號，通過獲得的時域信號和頻域信號計算激勵聲音在哈密瓜20內部的響應頻率和傳播速度并與哈密瓜20的成熟度建立關系來實現哈密瓜成熟度的無損檢測。

參照附圖4，所述的固定夾持體上帶有聚音槽21，減少了噪音對聲音信號的干擾。