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水果成熟度检测系统和方法与流程

花匠小妙招
2024-12-29 00:07

水果成熟度检测系统和方法与流程

1.本技术涉及光学检测以及食品安全技术领域，尤其涉及一种水果成熟度检测系统和方法。

背景技术：

2.水果是人们日常生活中的重要食品，水果的成熟度决定了水果的品质。对水果成熟度进行检测，可以判断水果所处的成熟阶段以及采摘后的新鲜程度，便于后续水果的存储、运输、售卖、食用，进而避免因水果品质问题造成不必要的经济损失。
3.目前，一种检测水果成熟度的方法为：基于红外光声光谱对水果进行成熟度无损检测，利用红外激光光谱检测水果释放乙烯气体的含量来判断水果的成熟度。上述方式能针对乙烯一种气体进行检测，因此，水果成熟度的检测结果不够准确。

技术实现要素：

4.本技术提供一种水果成熟度检测系统和方法，以解决水果成熟度的检测结果不够准确的问题。
5.第一方面，本技术提供一种水果成熟度检测系统，包括：气体采集装置、光声光谱气体传感装置和成熟度检测装置。
6.其中，光声光谱气体传感装置包括：光源装置、检测气室、光学隔离装置和标准气室，光学隔离装置安装于检测气室与标准气室之间，光源装置和标准气室分别安装于检测气室的两侧，标准气室内安装有微音器且容纳有m种标准气体，m为大于等于2的整数。
7.光声光谱气体传感装置与气体采集装置连接，气体采集装置用于采集待测水果散发的n种气体，并将n种气体输入至检测气室，n为大于等于2且小于等于m的整数。
8.光源装置，用于根据该n种气体，依次发出n种不同的光，每一种光经过检测气室和光学隔离装置到达标准气室，其中，该n种气体一一对应吸收该n种光。
9.检测气室内容纳有气体采集装置输入的n种气体，每一种光经由检测气室内的气体吸收后，再经由光学隔离装置进入标准气室内并经由标准气室内的标准气体吸收。
10.微音器用于检测标准气室内经标准气体吸收后的每一种光，获得每一种光对应的声压值，并输出给成熟度检测装置。
11.成熟度检测装置，用于根据每一种光对应的声压值，确定相应的气体的浓度，以及根据该n种气体的浓度，确定待测水果的成熟度。
12.可选的，成熟度检测装置，具体用于根据每一种光对应的声压值、每一种光对应的标准声压值、每一种光对应的气体的标准浓度，确定相应的气体的浓度；其中，每一种光对应的标准声压值为检测气室内未容纳有气体时标准气室内吸收该种光时的声压值；每一种光对应的气体的标准浓度为标准气室内用于吸收光的标准气体的浓度。
13.可选的，光源装置发出每一种光的持续时长为预设时长；微音器具体用于获得每一种光在预设时长内对应的声压值；成熟度检测装置，用于根据每一种光在预设时长内对
应的声压值，获得相应的气体在预设时长内的浓度，根据每一种气体在预设时长内的浓度，确定待测水果的成熟度。
14.可选的，水果成熟度检测系统还包括：输入输出装置，输入输出装置与成熟度检测装置连接；输入输出装置用于获取用户输入的待测水果种类的确认操作；成熟度检测装置，用于根据待测水果种类的确认操作确定待测水果的种类，根据待测水果的种类，确定待测水果会散发出n种气体，并控制光源装置发出n种光；输入输出装置，用于输出待测水果的成熟度。
15.可选的，成熟度检测装置，还用于根据待测水果的成熟度确定待测水果的如下至少一项指导参数：采摘方案、存放方案、食用方案；输入输出装置，还用于输出该至少一项指导参数。
16.可选的，输入输出装置为显示触摸屏。
17.可选的，成熟度检测装置包括：信号放大器、模数转换器和处理电路；
18.信号放大器，用于对微音器输出的用于表示声压值的模拟信号进行放大处理；模数转换器，用于对放大后的模拟信号进行模数转换处理，获得数字信号；处理电路，用于根据表示声压值的数字信号，确定相应的气体的浓度，以及根据n种气体的浓度，确定待测水果的成熟度。
19.可选的，光源装置包括由m个不同光源组成的光源阵列，每个光源与每一种标准气体一一对应；光源装置，用于根据该n种气体，依次控制光源阵列中相对应的光源工作。
20.可选的，气体采集装置包括进气元件、气体过滤元件、腔室、进气导管，进气导管分别与腔室和检测气室连接；进气元件用于靠近待测水果，以使待测水果散发的气体经由进气元件进入气体采集装置，并经过气体过滤元件过滤，进入腔室；进气导管用于将腔室内的气体输入至检测气室中。
21.可选的，检测气室还安装有出气导管，出气导管上还安装有真空泵；真空泵工作时，用于在真空泵的作用下，将待测水果散发的气体由进气元件吸入至检测气室内，以及将检测气室内的气体经由出气导管排出。
22.第二方面，本技术提供一种水果成熟度检测方法，应用于水果成熟度检测系统，水果成熟度检测系统包括：气体采集装置、光声光谱气体传感装置。
23.其中，光声光谱气体传感装置包括：光源装置、检测气室、光学隔离装置和标准气室，光学隔离装置安装于检测气室与标准气室之间，光源装置和标准气室分别安装于检测气室的两侧，标准气室内安装有微音器且容纳有m种标准气体，m为大于等于2的整数。
24.光声光谱气体传感装置与气体采集装置连接，气体采集装置用于采集待测水果散发的n种气体，并将该n种气体输入至检测气室，n为大于等于2且小于等于m的整数。
25.水果成熟度检测方法包括：
26.根据该n种气体，控制光源装置依次发出n种不同的光，每一种光经过检测气室和光学隔离装置到达标准气室，其中，该n种气体一一对应吸收该n种光，检测气室内容纳有气体采集装置输入的n种气体，每一种光经由检测气室内的气体吸收后，再经由光学隔离装置进入标准气室内并经由标准气室内的标准气体吸收。
27.控制微音器检测标准气室内经标准气体吸收后的每一种光，获得每一种光对应的声压值。
28.根据每一种光对应的声压值，确定相应的气体的浓度，以及根据该n种气体的浓度，确定待测水果的成熟度。
29.可选的，根据每一种光对应的声压值，确定相应的气体的浓度，包括：根据每一种光对应的声压值、每一种光对应的标准声压值、每一种光对应的气体的标准浓度，确定相应的气体的浓度；其中，每一种光对应的标准声压值为检测气室内未容纳有气体时标准气室内吸收该种光时的声压值；每一种光对应的气体的标准浓度为标准气室内用于吸收光的标准气体的浓度。
30.可选的，控制光源装置发出每一种光的持续时长为预设时长；控制微音器检测标准气室内经标准气体吸收后的每一种光，获得每一种光对应的声压值，包括：控制微音器检测标准气室内经标准气体吸收后的每一种光，获得每一种光在预设时长内对应的声压值；根据每一种光对应的声压值，确定相应的气体的浓度，以及根据该n种气体的浓度，确定待测水果的成熟度，包括：根据每一种光在预设时长内对应的声压值，获得相应的气体在预设时长内的浓度，根据每一种气体在预设时长内的浓度，确定待测水果的成熟度。
31.可选的，水果成熟度检测系统还包括：输入输出装置；水果成熟度检测方法还包括：通过输入输出装置获取用户输入的待测水果种类的确认操作；根据待测水果种类的确认操作确定待测水果的种类，根据待测水果的种类，确定待测水果会散发出n种气体；在确定待测水果的成熟度之后，控制输入输出装置输出待测水果的成熟度。
32.可选的，水果成熟度检测方法还包括：根据待测水果的成熟度确定待测水果的如下至少一项指导参数：采摘方案、存放方案、食用方案；控制输入输出装置，输出至少一项指导参数。
33.可选的，根据每一种光对应的声压值，确定相应的气体的浓度，包括：对微音器输出的用于表示声压值的模拟信号进行放大处理；对放大后的模拟信号进行模数转换处理，获得数字信号；根据表示声压值的数字信号，确定相应的气体的浓度。
34.可选的，光源装置包括由m个不同光源组成的光源阵列，每个光源与每一种标准气体一一对应；根据该n种气体，控制光源装置依次发出n种不同的光，包括：根据该n种气体，依次控制光源阵列中相对应的光源工作。
35.可选的，气体采集装置包括进气元件、气体过滤元件、腔室、进气导管，进气导管分别与腔室和检测气室连接；进气元件用于靠近待测水果，以使待测水果散发的气体经由进气元件进入气体采集装置，并经过气体过滤元件过滤，进入腔室；进气导管用于将腔室内的气体输入至检测气室中；检测气室还安装有出气导管，出气导管上还安装有真空泵；水果成熟度检测方法还包括：控制真空泵工作，在真空泵的作用下，待测水果散发的气体由进气元件吸入至检测气室内，以及检测气室内的气体经由出气导管排出。
36.第三方面，本技术提供一种水果成熟度检测装置，包括：存储器和处理器；
37.存储器用于存储程序指令；
38.处理器用于调用存储器中的程序指令执行如本技术第二方面的水果成熟度检测方法。
39.第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序指令，计算机程序指令被执行时，实现如本技术第二方面的水果成熟度检测方法。
40.第五方面，本技术提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如本技术第二方面的水果成熟度检测方法。
41.本技术提供的水果成熟度检测系统和方法，通过气体采集装置采集待测水果散发的n种气体，并将该n种气体输入至检测气室，光源装置根据该n种气体，依次发出n种不同的光，每一种光经过检测气室和光学隔离装置到达标准气室，检测气室内容纳有气体采集装置输入的该n种气体，每一种光经由检测气室内的气体吸收后，再经由光学隔离装置进入标准气室内并经由标准气室内的标准气体吸收，微音器检测标准气室内经标准气体吸收后的每一种光，获得每一种光对应的声压值，并输出给成熟度检测装置，成熟度检测装置根据每一种光对应的声压值，确定相应的气体的浓度，以及根据该n种气体的浓度，确定待测水果的成熟度。由于本技术通过检测水果散发的多种气体来确定水果的成熟度，因此，能够更加准确地检测水果的成熟度，可以为果农或水果经营商提供合理的采摘、存储时间以及水果分级定价，也可以为消费者购买水果后何时食用能获得最佳口感和新鲜度提供可靠的检测手段。
附图说明
42.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图只是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1为本技术一实施例提供的水果成熟度检测系统的示意图；
44.图2为本技术另一实施例提供的水果成熟度检测系统的示意图；
45.图3为本技术另一实施例提供的水果成熟度检测系统的示意图；
46.图4为本技术另一实施例提供的水果成熟度检测系统的示意图；
47.图5为本技术另一实施例提供的水果成熟度检测系统的示意图；
48.图6为本技术另一实施例提供的水果成熟度检测系统的结构示意图；
49.图7为本技术一实施例提供的水果成熟度检测方法的流程图；
50.图8为本技术一实施例提供的水果成熟度检测装置的示意图。
具体实施方式
51.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
52.检测技术在现代农业中起着至关重要的作用，水果的成熟度和新鲜度检测是水果品质检测技术的重要应用之一。每一种水果都有其独特的香味，该香味由多种挥发性有机化合物(volatile organic compounds，vocs)如：酯类、醛类、酮类、醚类、酚类、萜类等气体分子组成。每一种水果在不同的成熟阶段释放的气体浓度、种类、释放速率均有显著的差异，而成熟度或新鲜度直接影响着水果的质量、品相、风味以及营养价值。对于果农来说，准确地识别果实的成熟度有利于合理确定采摘时机，优化采摘方案；对于水果经营商，检测水
果的成熟度或新鲜度有助于确定出摊时间及分级定价等；而普通消费者能够通过水果新鲜度来判断最佳食用时间及存储期限等。传统的水果成熟度和新鲜度的鉴别可通过感官评价(如：看、闻、听等)，但是感官评价受到评价者的主观影响较大，且无法定量分析。而如果通过理化指标检测来鉴别水果的成熟度或新鲜度则需要对水果进行破坏性试验，并且需要专业的人员进行检测操作，不利于大规模检测，同时还具有周期长、成本高的缺点。
53.相比之下，无损非接触式检测技术由于与实际应用密切相关并能克服以上缺陷而引起了研究者的广泛关注。现有无损非接触式检测技术有气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry，gc-ms)联用技术，其方法是对水果释放的气体进行收集，之后对气体分离以进行定性定量分析，但是该方法存在设备操作复杂、检测周期长以及对操作者要求高等不足。另一种无损非接触式检测技术是近年来兴起的电子鼻技术，其采用气体传感器阵列，可对混合气体进行定性定量分析。在该技术中，气体传感器多为金属氧化物类，在该传感器上覆有一层金属氧化层。当气体在氧化层上吸附时会引起电子的转移，从而导致电流变化。金属氧化物型气体传感器制作工艺简单，可大规模生产，价格低廉，但是由于金属氧化层对气体的特异性不强，因此在同时检测多种混合气体时，容易受到交叉干扰，且金属氧化物型气体传感器寿命较低，长期使用后会因受到气体“毒害”而导致严重的漂移。还有一种是基于红外光声光谱的水果成熟度无损检测系统及方法，该申请利用红外激光光谱检测水果释放乙烯气体的含量来判断水果的成熟度。但该系统只能针对乙烯一种气体进行检测，难以准确判断水果成熟程度，并且该系统采用的光源为10.5μm的量子级联激光器，需要温度及电流控制单元，其使用条件苛刻，且量子级联激光器价格昂贵，增加了该检测系统的成本，限制了该检测设备的推广使用，特别是限制其消费者端的使用。基于红外光声光谱对水果进行成熟度无损检测，能针对乙烯一种气体进行检测，而水果能散发出多种气体，所以上述方式水果成熟度的检测不够准确。
54.因此，本技术提供一种水果成熟度检测系统，采用多种光，对水果释放的多种气体进行检测，通过检测水果散发的不同气体的浓度，来综合判断水果所处的成熟阶段，进而为果农、果商提供最佳的采摘、存储、运输、售卖时间，同时为消费者提供水果的最佳食用时期和存储期限。
55.图1为本技术一实施例提供的水果成熟度检测系统的示意图，本实施例的水果成熟度检测系统100包括：气体采集装置110、光声光谱气体传感装置120、成熟度检测装置130。
56.光声光谱气体传感装置120包括：光源装置121、检测气室122、光学隔离装置123和标准气室124，光学隔离装置123安装于检测气室122与标准气室124之间，光源装置121安装于检测气室122相对于标准气室124的一侧，标准气室124内安装有微音器125且容纳有m种标准气体，m为大于等于2的整数。
57.光声光谱气体传感装置120与气体采集装置110连接，气体采集装置110用于采集待测水果散发的n种气体，并将该n种气体输入至检测气室122，n为大于等于2的整数。
58.光源装置121，用于根据该n种气体，依次发出n种不同的光，每一种光经过检测气室122和光学隔离装置123到达标准气室124，其中，n种气体一一对应吸收n种光。
59.检测气室122内容纳有气体采集装置110输入的该n种气体，每一种光经由检测气室122内的气体吸收后，再经由光学隔离装置123进入标准气室124内并经由标准气室124内
的标准气体吸收。
60.微音器125用于检测标准气室124内经标准气体吸收后的每一种光，获得每一种光对应的声压值，并输出给成熟度检测装置130。
61.成熟度检测装置130，用于根据每一种光对应的声压值，确定相应的气体的浓度，以及根据n种气体的浓度，确定待测水果的成熟度。
62.本实施例中，具体地，m为大于等于2的整数，例如为8，表示标准气室124内预先填充了8种标准气体，且每种标准气体的浓度是已知的，可以用于检测水果散发的8种气体；n为大于等于2且小于等于m的整数，n例如为3，表示待测水果会散发出3种气体。其中，由于标准气室124内填充有m种标准气体，表示可以检测待测水果散发的气体为m种。
63.例如：待测水果为苹果，苹果会散发出乙烯、乙醇、2-甲基丁酸乙酯三种气体。将气体采集装置110靠近待测水果，待测水果散发的n种气体经气体采集装置110输入至检测气室122内。光源装置121根据n种气体依次发出n种不同的光，每一种气体对应的检测的光可以采用一个或者多个不同的光源发出。例如：待测水果为苹果，苹果会散发出乙烯、乙醇、2-甲基丁酸乙酯三种气体，则光源装置121对应乙烯、乙醇、2-甲基丁酸乙酯三种气体依次发出三种不同的光。可选的，成熟度检测装置130可以获取待测水果的种类，并根据待测水果的种类确定待测水果会散发出的n种气体。成熟度检测装置130根据待测水果会散发出的n种气体，控制光源装置121根据n种气体依次发出n种不同的光。
64.每一种光经过检测气室122内的气体吸收后，再经由光学隔离装置123进入标准气室124内，进入标准气室124的每一种光会被标准气室124内的标准气体吸收，其中，n种气体一一对应吸收n种光。微音器125检测标准气室124内经标准气体吸收后的每一种光，获得每一种光对应的声压值。成熟度检测装置130根据每一种光对应的声压值，确定相应的气体的浓度。成熟度检测装置130根据获得的n种气体的浓度，确定待测水果的成熟度。
65.本技术提供的水果成熟度检测系统，由于本技术通过检测水果散发的多种气体来确定水果的成熟度，因此，能够更加准确地检测水果的成熟度，可以为果农或水果经营商提供合理的采摘、存储时间以及水果分级定价，也可以为消费者购买水果后何时食用能获得最佳口感和新鲜度提供可靠的检测手段。
66.在上述任一所示实施例的基础上，成熟度检测装置130，具体用于根据每一种光对应的声压值、每一种光对应的标准声压值、每一种光对应的气体的标准浓度，确定相应的气体的浓度；其中，每一种光对应的标准声压值为检测气室内未容纳有气体时标准气室内吸收该种光时的声压值；每一种光对应的气体的标准浓度为标准气室内用于吸收光的标准气体的浓度。
67.本实施例中，图1中的成熟度检测装置130已经获得了每一种光对应的声压值、每一种光对应的标准声压值、每一种光对应的标准浓度，其中每一种光对应的标准声压值为检测气室122内未容纳有气体时标准气室124内吸收该种光时的声压值，即：初始状态，检测气室122内没有气体时，测试标准气室124内的m种标准气体获得的每一种标准气体的声压值；每一种光对应的气体的标准浓度为标准气室124内用于吸收光的标准气体的浓度，即：标准气室124内填充的标准气体的浓度，m种气体对应m个标准浓度。可选的，可以根据下述公式一，获得每一种待测气体的浓度。
[0068][0069]
其中，c表示待测气体的浓度，c0表示标准气室内与待测气体属于同一气体种类的气体的标准浓度，pa0表示检测气室内未容纳有气体时标准气室内吸收与待测气体种类对应的光时的声压值，pa表示与待测气体对应的检测声压值。
[0070]
本实施例中，通过根据每一种光对应的声压值、每一种光对应的标准声压值、每一种光对应的气体的标准浓度，采用公式一，确定相应的气体的浓度，能够提高获得每一种气体的浓度的准确度。
[0071]
在上述任一所示实施例的基础上，光源装置121发出每一种光的持续时长为预设时长。微音器125具体用于获得每一种光在预设时长内对应的声压值。成熟度检测装置130，用于根据每一种光在预设时长内对应的声压值，获得相应的气体在预设时长内的浓度，根据每一种气体在预设时长内的浓度，确定待测水果的成熟度。
[0072]
本实施例中，图1中的光源装置121根据n种气体，依次发出n种不同的光，n种不同的光例如为脉冲光，发出的每一种光的持续时长为预设时长，预设时长例如为1s。微音器125具体用于获得每一种光在预设时长内对应的声压值，例如：预设时长为1s，光源装置121中的一个待发光的光源为led光源，该led光源以1000hz的脉冲频率发送脉冲光，持续时长为1s，每一次发送的脉冲光经过检测气室122内的气体吸收后，再经由光学隔离装置123进入标准气室124，标准气室124内的标准气体吸收脉冲光产生震动，在1s内共震动1000次，微音器125根据标准气体的每一次震动产生的声波信号，获得对应的声压值，共获得1000个声压值。成熟度检测装置130根据每一种光在预设时长内对应的所有的声压值，取所有的声压值的平均值，然后根据公式一，获得相应的气体在预设时长内的浓度，即：气体的平均浓度。根据每一种气体在预设时长内的平均浓度以及气体浓度和成熟度的对应关系，确定待测水果的成熟度，水果的成熟度等级例如分为未熟、欠熟、成熟、较熟、过熟这5个等级。具体地，可以根据水果种类的不同建立特征气体标准数据库，作为水果成熟度检测的依据。例如：表1为苹果的3种特征气体的浓度和成熟度的对应关系，如表1所示，苹果有三种特征气体，分别为乙烯、乙醇、2-甲基丁酸乙酯三种气体，每一种气体的不同浓度分别对应不同的成熟度，因此，可以根据每一种气体的不同浓度，确定对应的成熟度。
[0073]
表1为苹果的3种特征气体的浓度和成熟度的对应关系
[0074][0075]
本实施例中，通过微音器125获得每一种光在预设时长内对应的声压值，进而获得相应的气体在预设时长内的平均浓度，能够避免单个检测值的误差，从而进一步提高获得每一种气体的浓度的准确度。
[0076]
在上述任一所示实施例的基础上，图2为本技术另一实施例提供的水果成熟度检测系统的示意图，如图2所示，水果成熟度检测系统还包括：输入输出装置140，输入输出装
置140与成熟度检测装置130连接。
[0077]
输入输出装置140用于获取用户输入的待测水果种类的确认操作；成熟度检测装置130，用于根据待测水果种类的确认操作确定待测水果的种类，根据待测水果的种类，确定待测水果会散发出n种气体，并控制光源装置121发出n种光；输入输出装置140，用于输出待测水果的成熟度。
[0078]
用户对输入输出装置140执行待测试水果种类的确认操作后，成熟度检测装置130根据待测水果种类的确认操作确定待测水果的种类，并根据待测水果的种类确定待测水果会散发出n种气体，例如：待测试的水果为苹果，苹果会散发出乙烯、乙醇、2-甲基丁酸乙酯三种气体。成熟度检测装置130中预设存储有水果种类与水果散放的气体种类的对应关系，成熟度检测装置130根据对应关系以及待测水果的种类，确定待测水果散发n种气体。成熟度检测装置130还控制光源装置121根据该n种气体依次发出n种光。输入输出装置140在成熟度检测装置130确定待测水果的成熟度之后，输出待测水果的成熟度。
[0079]
本实施例中，通过输入输出装置140，可以将用户输入的待测水果种类与当前检测的水果的种类相对应，也方便用户灵活更换检测各种水果，同时，将待测水果的成熟度输出给用户，便于用户根据待测水果的成熟度对待测水果采取相应的处理措施。
[0080]
在上述任一所示实施例的基础上，成熟度检测装置130，还用于根据待测水果的成熟度确定待测水果的如下至少一项指导参数：采摘方案、存放方案、食用方案；输入输出装置140，还用于输出至少一项指导参数。
[0081]
本实施例中，如图2中的成熟度检测装置130，已经确定了待测水果的成熟度，因此，根据待测水果的成熟度确定待测水果的如下至少一项指导参数：采摘方案、存放方案、食用方案。具体地，成熟度检测装置130使用的数据库中存有建议水果的采摘时间，水果的存放时间和延长该水果存放时间的方案，某种水果营养价值最高的时间，以及与目标水果在不同成熟度下食用的各种方案。输入输出装置140根据成熟度检测装置130提供的待测水果的指导参数，输出对应的指导参数。
[0082]
本实施例中，通过成熟度检测装置130提供指导参数，能够为果农或水果经营商提供合理的采摘、存储时间以及水果分级定价，也可以指导消费者购买水果后何时食用能获得最佳口感和新鲜度。
[0083]
在上述任一所示实施例的基础上，输入输出装置140为显示触摸屏。
[0084]
本实施例中，如图2中的输入输出装置140为显示触摸屏，用户可以通过显示触摸屏输入待测水果，通过显示屏显示待测水果的成熟度以及待测水果的指导参数。
[0085]
本实施例中，输入输出装置140为显示触摸屏，方便用户输入信息以及查看信息。
[0086]
在上述任一所示实施例的基础上，图3本技术另一实施例提供的水果成熟度检测系统的示意图，如图3所示，成熟度检测装置130包括：信号放大器131、模数转换器132和处理电路133。
[0087]
信号放大器131，用于对微音器125输出的用于表示声压值的模拟信号进行放大处理。模数转换器132，用于对放大后的模拟信号进行模数转换处理，获得数字信号。处理电路133，用于根据表示声压值的数字信号，确定相应的气体的浓度，以及根据n种气体的浓度，确定待测水果的成熟度。
[0088]
微音器125对气体的振动进行检测，获得声压值，然后向信号放大器131输出的用
于表示该声压值的模拟信号，经信号放大器131对模拟信号进行放大，放大后的模拟信号输出给模数转换器132，经过模数转换器132的模数转换处理后，获得数字信号并输出给处理电路133。处理电路133根据表示声压值的数字信号，通过公式一获得相应的气体的浓度，根据n种气体的浓度和待测水果的成熟度的对应关系，如表1中的苹果的3种特征气体的浓度和成熟度的对应关系，确定待测水果的成熟度。
[0089]
本实施例中，可以将微音器125输出的信号，用于计算获得相应的气体的浓度。
[0090]
在上述任一所示实施例的基础上，光源装置121包括由m个不同光源组成的光源阵列，每个光源与每一种标准气体一一对应；光源装置121，用于根据n种气体，依次控制光源阵列中相对应的光源工作。
[0091]
本实施例中，如图3中的光源装置121，包括由m个不同光源组成的光源阵列，光源阵列可为不同波长的垂直共振腔表面放射(vertical-cavity surface-emitting laser，vcsel)激光光源、可调分布式反馈(distributed feed back，dfb)激光光源、发光二极管(light emitting diode，led)光源；或者可为上述不同光源的组合，相比于现有技术中采用的量子级联激光器，这些光源具有体积小，造价低，调控方便等优点。光源阵列可以为圆周式排布或矩阵排布，光源波段可选近红外和中红外波段。每个光源与每一种标准气体一一对应。光源装置121，用于根据n种气体，依次控制光源阵列中相对应的光源工作，每一种气体对应的检测的光可以采用一个或者多个不同的光源发出。例如：待检测气体有3种，每种气体对应光源装置121中的一个光源，光源装置121先根据第一种气体，控制第一个光源发出一定频率的脉冲光，再根据第二种气体，控制第二个光源发出一定频率的脉冲光，最后再根据第三种气体，控制第三个光源发出一定频率的脉冲光，依次循环控制3个光源发光。
[0092]
本实施例中，光源装置121根据不同的气体，依次控制光源阵列中相对应的光源工作，从而控制光源装置121发出光的准确性，使发出的光与待测气体更好地对应。
[0093]
在上述任一所示实施例的基础上，图4为本技术另一实施例提供的水果成熟度检测系统的示意图，如图4所示，气体采集装置110包括进气元件111、气体过滤元件112、腔室113、进气导管114，进气导管114分别与腔室113和检测气室122连接。进气元件111用于靠近待测水果，以使待测水果散发的气体经由进气元件111进入气体采集装置110，并经过气体过滤元件112过滤，进入腔室113；进气导管114用于将腔室113内的气体输入至检测气室122中。
[0094]
本实施例中，具体地，进气元件111可由金属、陶瓷、或聚合物材料制成。气体过滤元件112可为网或膜结构，用于过滤待测气体中的固体和液体成分，可采用聚合物微孔结构膜、陶瓷微孔结构膜、金属微孔结构膜等制成。将待测水果靠近进气元件111，待测水果散发的气体经由进气元件111进入气体采集装置110，并经过气体过滤元件112过滤，进入腔室113，最后经进气导管114进入检测气室122中。
[0095]
本实施例中，通过气体采集装置110，能够把待测水果散发的气体快速地纳入到检测气室122中，获得充足的待测水果散发的气体。
[0096]
在上述任一所示实施例的基础上，图5为本技术另一实施例提供的水果成熟度检测系统的示意图，如图5所示，检测气室122还安装有出气导管1221，出气导管1221上还安装有真空泵1222。真空泵1222工作时，用于在真空作用下，将待测水果散发的气体由进气元件111吸入至检测气室122内，以及将检测气室122内的气体经由出气导管1221排出。
[0097]
本实施例中，将气体采集装置110靠近待测水果，待测水果散发的气体经由进气元件111进入气体采集装置110，真空泵1222启动后将待测水果散发的气体由进气元件111吸入至检测气室122内，并将检测气室122内的待测水果散发的气体通过出气导管1221排出。
[0098]
本实施例中，通过真空泵，能够把待测水果散发的气体快速地吸入到检测气室122中，并通过出气导管1221排放出去，保持检测气室122内气体的气压平衡。
[0099]
图6为本技术另一实施例提供的水果成熟度检测系统的结构示意图，如图6所示，水果成熟度检测系统包括：进气元件601、气体过滤元件602、腔室603、进气导管604、光源装置605、检测气室606、出气导管607、真空泵608、光学调控元件609、光学隔离装置610、标准气室611、微音器612、信号放大器613、模数转换器614、处理电路615、控制电路616、显示控制617、显示装置618、电源619、设备外壳620。其中，真空泵608为微型真空泵，光源装置605为由多个led光源组成的光源阵列，光学调控元件609为滤波片阵列，每个led光源通过相应的光学调控元件609对光的波长进行调控，以滤掉其他波长，获得中心波长；显示控制617中如果安装了无线传输模块，则可以通过例如手机来控制显示装置。
[0100]
具体地，图6中的水果成熟度检测系统接通电源619并启动，系统中所有的带电元器通电，进入工作状态。通过显示控制617控制的显示装置618输入待测水果种类，处理电路615根据待测水果种类确定待测水果会散发出n种气体。将进气元件601靠近待测水果，真空泵608将待测水果散发的气体经进气元件601、气体过滤元件602、腔室603、进气导管604吸入至检测气室606，并经出气导管607流出检测气室606。控制电路616根据处理电路615提供的待测水果会散发出n种气体，控制光源装置605的光源阵列依次发出一定频率的脉冲光，每一种光经光学调控元件609调控后被检测气室606内的气体吸收，然后再经由光学隔离装置610进入标准气室611内并经由标准气室611内的标准气体吸收。微音器612检测标准气室611内经标准气体吸收后的每一种光，获得每一种光对应的声压值，该声压值经信号放大器613对信号进行放大，放大后的信号经过模数转换器614后由处理电路615处理。处理电路615根据每一种光对应的声压值，确定相应的气体的浓度，以及根据该n种气体的浓度，确定待测水果的成熟度。由于本技术通过检测水果散发的多种气体来确定水果的成熟度，因此，能够更加准确地检测水果的成熟度。
[0101]
图7为本技术一实施例提供的水果成熟度检测方法的流程图，本实施例的方法可以应用于如图1所示的水果成熟度检测系统，水果成熟度检测系统包括：气体采集装置、光声光谱气体传感装置；其中，光声光谱气体传感装置包括：光源装置、检测气室、光学隔离装置和标准气室，光学隔离装置安装于检测气室与标准气室之间，光源装置和标准气室分别安装于检测气室的两侧，标准气室内安装有微音器且容纳有m种标准气体，m为大于等于2的整数；光声光谱气体传感装置与气体采集装置连接，气体采集装置用于采集待测水果散发的n种气体，并将该n种气体输入至检测气室，n为大于等于2且小于等于m的整数。如图7所示，本实施例的方法包括：
[0102]
s701、根据n种气体，控制光源装置依次发出n种不同的光，每一种光经过检测气室和光学隔离装置到达标准气室，其中，该n种气体一一对应吸收该n种光，检测气室内容纳有气体采集装置输入的n种气体，每一种光经由检测气室内的气体吸收后，再经由光学隔离装置进入标准气室内并经由标准气室内的标准气体吸收。
[0103]
s702、控制微音器检测标准气室内经标准气体吸收后的每一种光，获得每一种光
对应的声压值。
[0104]
s703、根据每一种光对应的声压值，确定相应的气体的浓度，以及根据n种气体的浓度，确定待测水果的成熟度。
[0105]
在上述任一所示实施例的基础上，根据每一种光对应的声压值，确定相应的气体的浓度，包括：根据每一种光对应的声压值、每一种光对应的标准声压值、每一种光对应的气体的标准浓度，确定相应的气体的浓度；其中，每一种光对应的标准声压值为检测气室内未容纳有气体时标准气室内吸收该种光时的声压值；每一种光对应的气体的标准浓度为标准气室内用于吸收光的标准气体的浓度。
[0106]
在上述任一所示实施例的基础上，控制光源装置发出每一种光的持续时长为预设时长；控制微音器检测标准气室内经标准气体吸收后的每一种光，获得每一种光对应的声压值，包括：控制微音器检测标准气室内经标准气体吸收后的每一种光，获得每一种光在预设时长内对应的声压值；根据每一种光对应的声压值，确定相应的气体的浓度，以及根据n种气体的浓度，确定待测水果的成熟度，包括：根据每一种光在预设时长内对应的声压值，获得相应的气体在预设时长内的浓度，根据每一种气体在预设时长内的浓度，确定待测水果的成熟度。
[0107]
在上述任一所示实施例的基础上，水果成熟度检测系统还包括：输入输出装置；水果成熟度检测方法还包括：通过输入输出装置获取用户输入的待测水果种类的确认操作；根据待测水果种类的确认操作确定待测水果的种类，根据待测水果的种类，确定待测水果会散发出n种气体；在确定待测水果的成熟度之后，控制输入输出装置输出待测水果的成熟度。
[0108]
在上述任一所示实施例的基础上，水果成熟度检测方法还包括：根据待测水果的成熟度确定待测水果的如下至少一项指导参数：采摘方案、存放方案、食用方案；控制输入输出装置，输出至少一项指导参数。
[0109]
在上述任一所示实施例的基础上，根据每一种光对应的声压值，确定相应的气体的浓度，包括：对微音器输出的用于表示声压值的模拟信号进行放大处理；对放大后的模拟信号进行模数转换处理，获得数字信号；根据表示声压值的数字信号，确定相应的气体的浓度。
[0110]
在上述任一所示实施例的基础上，光源装置包括由m个不同光源组成的光源阵列，每个光源与每一种标准气体一一对应；根据n种气体，控制光源装置依次发出n种不同的光，包括：根据n种气体，依次控制光源阵列中相对应的光源工作。
[0111]
在上述任一所示实施例的基础上，气体采集装置包括进气元件、气体过滤元件、腔室、进气导管，进气导管分别与腔室和检测气室连接；进气元件用于靠近待测水果，以使待测水果散发的气体经由进气元件进入气体采集装置，并经过气体过滤元件过滤，进入腔室；进气导管用于将腔室内的气体输入至检测气室中；检测气室还安装有出气导管，出气导管上还安装有真空泵；水果成熟度检测方法还包括：控制真空泵工作，在真空泵的作用下，待测水果散发的气体由进气元件吸入至检测气室内，以及检测气室内的气体经由出气导管排出。
[0112]
本实施例的方法，可以用于执行上述任一所示系统实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
[0113]
图8为本技术一实施例提供的水果成熟度检测装置的示意图。如图8所示，本实施例的水果成熟度检测装置800包括：存储器801和处理器802。其中，存储器801、处理器802通过总线连接。
[0114]
存储器801用于存储程序指令。
[0115]
处理器802用于执行如图7所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
[0116]
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0117]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。