[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

说明书

技术领域

本发明涉及果蔬特性的测量，具体涉及一种微波无损测量果蔬特性的测量装置及其测量方法。

背景技术

水果和蔬菜是人们日常饮食中必要的营养食物。水果不但含有丰富的营养且能够帮助消化，有降血压、减缓衰老、减肥瘦身、皮肤保养、明目、抗癌、降低胆固醇等保健作用。蔬菜可提供人体所必需的多种维生素和矿物质，据国际粮农组织1990年统计，人体必需的维生素C的90%、维生素A的60%来自蔬菜。此外，蔬菜中还有多种多样的植物化学物质，是人们公认的对健康有效的成分，如：类胡萝卜素、二丙烯化合物、甲基硫化合物等。目前果蔬中的营养素可以有效预防慢性、退行性疾病的多种物质正在被人们研究发现。随着人们生活水平的提高，消费者不仅关注果蔬的外表，更重视果蔬的品质，包括果蔬是否新鲜、成熟程度、口感和内部是否受损伤等，直接关系到果蔬的营养价值。

现有技术中，对于果蔬的无损检测，一般使用红外光谱和可见光谱，二者都不能穿透果蔬的内部，只能得到果蔬的表皮信息，而无法检测果蔬内部的品质。消费者在日常生活中，常常会因对果蔬的特性（包括成熟度、口感、新鲜程度和损伤）不确定，从而购买到的果蔬不够理想，带来困扰。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提供一种微波无损测量果蔬特性的测量装置及其测量方法，从而便于人们日常生活中对果蔬品质的判别与选取。

本发明的一个目的在于提供一种微波无损测量果蔬特性的测量装置。

本发明的微波无损测量果蔬特性的测量装置包括：微波收发装置、微波收发线和收发探针；其中，微波收发装置包括微波发射源、微波接收器和数据处理器；微波发射源产生微波，经微波收发线传输至收发探针；收发探针放置在果蔬的表面，将微波发射至果蔬；微波经果蔬的表面及内部组织的反射，由收发探针接收总的反射波；反射波经微波收发线传输至微波接收器；微波发射源和微波接收器同时将信号传输至数据处理器，数据处理器将反射波信号与产生的微波相比较，得到反射系数Γ；微波收发装置在微波波段逐点发射微波，得到微波反射系数谱；根据微波反射系数谱与相应特性的比对样本进行对比，得到果蔬的特性。果蔬的特性包括果蔬的成熟度、损伤、新鲜程度和口感。

微波收发线包括内外两层导体；外层导体是金属材料的圆筒，构成软性屏蔽层；内层导体是高电导率的金属柱；内层和外层导体之间填充介电材料。收发探针是由微波收发线发展而来的一种电磁波测量天线。收发探针包括内外两层导体，均为高电导率的金属圆筒；内层和外层导体之间填充介电材料；外层导体的末端为垂直于内层和外层导体的面积较大的金属环片。微波收发线和收发探针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。本发明不破坏果蔬的结构，直接把测量装置覆在待测量的果蔬上就可以进行，灵活方便。而且便于测量果蔬的宽带微波波谱特性，信息量丰富。

本发明采用微波测量果蔬，微波具有穿透性，能够穿透果蔬的表面，进入果蔬的内部，经过果蔬的内部组织时，微波发生层层反射，总的反射波反映了果蔬内部的水分和果肉组织的情况。采用微波收发线，对微波的发射和接收为同一个天线，微波的发射和接收之间不存在位置和角度的差异，因此无信号损失；并且在发射的同时接收，数据实时。微波收发装置和收发探针之间采用微波收发线连接，微波能够在微波收发线中正向和反向同时传输，而不相干。微波收发装置中的数据处理器同时接收发射波和反射波，对比得到反射系数Γ。反射系数Γ与果蔬内部的水分和果肉组织直接相关，从而能够体现果蔬的特性。对微波段逐点进行扫描，得到微波反射系数谱。由于不同果蔬的特性不同，相应地内部的水分和果肉组织也会不同，表现在微波反射系数谱的特征不同。根据微波反射系数谱与相应特性的比对样本进行对比，得到果蔬的特性。

不同种类的果蔬，内部水分和果肉组织存在差异，果蔬的特性体现在微波反射系数谱上也是不相同的，每一类果蔬的具有特定的微波反射系数谱。因此，在测量具体的果蔬的特性之前，需要针对每一类果蔬建立样本库。对于同一类果蔬，采用大量的样本，得到特性不同的微波反射系数谱，表现出来的曲线特征不同。果蔬的特征包括果蔬的成熟度、损伤、新鲜程度和口感。将果蔬的一种特性的微波反射系数谱按需要依次分类，在对具体的同类果蔬测量特性时，将此果蔬的微波反射系数谱与此类果蔬的相应特性的比对样本进行比对，根据曲线落入的区域，从而得到这个果蔬的特性。