[发明专利]一种微波无损测量果蔬特性的测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种微波无损测量果蔬特性的测量装置，所述测量装置包括：微波收发装置（1）、微波收发线（2）和收发探针（3）；其中，微波收发装置（1）包括微波发射源（11）、微波接收器（12）和数据处理器（13）；所述微波发射源（11）产生微波，经微波收发线（2）传输至收发探针（3）；所述收发探针（3）放置在果蔬的表面，将微波发射至果蔬；微波经果蔬的表面及内部组织的反射，由收发探针（3）接收总的反射波；反射波经微波收发线（2）传输至微波接收器（12）；所述微波发射源（11）和微波接收器（12）同时将信号传输至数据处理器（13），所述数据处理器（13）将反射波信号与产生的微波相比较，得到反射系数Γ；所述微波收发装置（1）在微波波段逐点发射微波，得到微波反射系数谱。

2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述微波收发线（2）包括内外两层导体（21和22）；所述外层导体（21）是金属材料的圆筒，构成软性屏蔽层；所述内层导体（22）是金属柱；内层和外层导体之间填充介电材料（23）。

3.如权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述收发探针包括内外两层导体（31和32），均为金属圆筒；内层和外层导体之间填充介电材料；外层的末端为垂直于内层和外层导体的面积较大的金属环片（33）。

4.如权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述微波收发线（2）和收发探针（3）的开口端是相互契合的接口，微波收发线的内层金属柱嵌入收发探针的内层金属圆筒，收发探针的外层金属圆筒与微波收发线的外层圆筒紧贴。

5.一种微波无损测量果蔬特性的测量方法，其特征在于，所述测量方法，包括以下步骤：

1）采用多个同种类的已知特性的果蔬，分别测量得到微波反射系数谱，建立样本库，对于每一种特性，将微波反射系数谱与果蔬的相应特性的程度相联系，将微波反射系数谱进行分类，得到相应特性的比对样本；

2）选择微波收发装置的测量端口，连接微波收发线微波传输线，微波传输线微波收发线的另一端分别连接匹配负载、短路负载和开路负载，对微波收发装置进行校准；

3）保持微波传输线微波收发线与微波收发装置的连接状态不变，将微波传输线微波收发线的另一端连接收发天线，连接时注意不要折损微波传输线微波收发线，同时注意保持微波传输线与收发探针接口的吻合性良好；

4）将收发天线放置在待测的果蔬的表面，打开微波收发装置，在微波波段逐点扫描测量，得到微波反射系数谱；

5）将微波反射系数谱与步骤1）中的样本库的相应特性的比对样本进行比对，根据落入的分类的区域，从而判断出果蔬的特性。

6.如权利要求5所述的测量方法，其特征在于，在步骤1）中，对于已知特性的果蔬，进行微波波段的逐点扫描，得到微波反射系数谱，特性不同的果蔬的微波反射系数谱的曲线的曲率规律不同，按照设计需要，将特性不同的果蔬得到的微波反射系数谱进行分类，相应地得到一种特性的比对样本；果蔬的特性包括成熟度、损伤、新鲜程度和口感，相应地得到成熟度的比对样本、损伤的比对样本、新鲜程度的比对样本和口感的比对样本。

7.如权利要求5所述的测量方法，其特征在于，在步骤5）中，对于果蔬的成熟度的判别，体现在微波反射系数谱的低频段和高频段，将待测的果蔬的反射系数谱与成熟程度的比对样本在低频段和高频段进行对比，根据落入的分类的区域，得到果蔬的成熟度，其中，低频段为0.03GHz～5GHz，高频段为9GHz～14GHz。

8.如权利要求5所述的测量方法，其特征在于，在步骤5）中，对于果蔬的损伤的判别，体现在微波反射系数谱的中高频段，将待测的果蔬的微波反射系数谱与损伤的比对样本在中高频段进行对比，根据落入的分类的区域，得到果蔬的损伤情况，其中，中高频段为3GHz～14GHz。

9.如权利要求5所述的测量方法，其特征在于，在步骤5）中，对于果蔬的新鲜程度的判别，体现在微波反射系数谱的整个微波波段上，将待测的果蔬的微波反射系数谱与新鲜程度的比对样本在中高频段进行对比，根据落入的分类的区域，得到果蔬的新鲜程度。

10.如权利要求5所述的测量方法，其特征在于，在步骤5）中，对于果蔬的口感的判别，体现在果蔬的高频段，将待测的果蔬的微波反射系数谱与口感的比对样本在高频段相比对，根据落入的分类的区域，得到果蔬的口感信息，其中，高频段为3.2GHz～14GHz。