香蕉成熟度无损检测仪
学 生：戴欣亮
学 号：65110316
目 录
一、 研发背景............................................................................... 3
二、 香蕉气味指数和算法 ........................................................... 3
1、 香蕉气味指数 .................................................................... 3
2、 线性判别分析法(Linear discriminant analysis，LDA) . ....... 4
三、 无损检测仪总体设计 ........................................................... 5
1、 系统框图 . ........................................................................... 5
2、 模块设计 . ........................................................................... 6
3、 软件设计 . ........................................................................... 8
参考文献 ....................................................................................... 10
一、 研发背景
许多研究结果表明：水果在采摘、包装、保存、运输及加工等作业环节中的损失率高达30．45%，主要原因之一即为不同成熟度的水果相互混杂所造成的。因此，根据水果的成熟度区分与筛选并及时的对其进行加工处理，对于改善水果品质、提升水果等级有重要意义。传统的果品成熟度检测主要是利用硬度计、糖度计、酸度计等来检测水果内部的硬度、可溶性糖、可滴定酸等一些与成熟相关的指标，均属于有损检测，不仅检测过程中要破坏水果的组织，而且无法大规模地逐个检测，不适于现代果品生产。鉴于此，无损检测技术应运而生。无损检测又称非破坏检测，是一种在不破坏被检对象的前提下，利用果品的物理性质对其进行检测、评价的方法，是近年来新兴起的一种检测果品品质的高科技手段，既可以检测果品品质，又不会对水果造成伤害，保证了水果的完整性，是确定水果最佳采收期和按成熟度进行准确分级的关键。无损检测技术具有无损、快速、准确和实时性的特性。
二、 香蕉气味指数和算法
1、 香蕉气味指数
用传感器阵列对8个批次的香蕉样品在1至7级成熟度下进行挥发性气体检测，并对各传感器的响应值进行分析，以期进一步了解各传感器对变化的香蕉气体的响应趋势，寻求合适的分类方法。图4为4个传感器对不同成熟阶段的香蕉挥发性气体的响应曲线。从图4可以看出，4个传感器的响应曲线各不相同，其中EC 修饰的传感器在香蕉成熟过程中对香蕉的挥发性有机化合物的响应(频移) 在第1到第3成熟阶段呈上升，随后波动不明显；CA 修饰的传感器对香蕉的挥发性化合物的响应是先随香蕉成熟度增加而增加，在达到4级成熟阶段时达到最大，随后降低，接着略有波动地变化；GC 修饰的传感器对香蕉挥发性化合物的响应在第1至第5阶段上下波动，随后呈下降趋势；DOPS 修饰的传感器在香蕉成熟过程中对香蕉有机挥发性化合物的响应变化波动不明显。各传感器不同的响应表现归因于各修饰膜的不同极性及微观结构对复杂的香蕉气味的选择性吸附，以及香蕉成熟过程中
气味成分的变化。
2、 线性判别分析法(Linear discriminant analysis，LDA)
LDA 是研究样品归类的一种统计方法。LDA 分析注重样品数据在空间的分布，通过运算法则将其投影到某一空间，使得类间距离尽可能的大，即使样品在该空间中有最佳的可分离性。本文利用典型的Fisher linear discriminantanalysis 判别法，对传感器在香蕉1级到7级成熟度下VOCs 的响应数据进行分析，即对原始样本数据经投影后在新空间中有最大的类问距离，最小的类内距离。在SPSS 下的LDA 分析结果见下图所示。图中代表每1类成熟度圈的中间黑色方框为该组数据质心。从图6可以看出，各组数据都能正确归类，正确归类率达到100％。其中第6组和第7组，以及第5组和第6组的距离很近，这说明在成熟度为第5级与第6级，以及第6级和第7级香蕉的挥发性气体成分变化相对较小。
三、 无损检测仪总体设计
随着智能手机和平板的出现，无损检测仪通过此类便携式平台对数据进行处理，作为新兴平台（手机和平板）的外置接口售出，在市场上具有较高的接受度。利用现成的处理平台，无损检测仪提高通用度降低了成本。
1、 系统框图
香蕉成熟度无损检测仪系统框图如下
外置检测仪 智能平台（手机或平板）
2、 模块设计
2.1 蓝牙模块
仪器选取蓝牙耳机芯片BC419143B 作为信号输出，根据说明书，简单设计蓝牙模块系统框图：
2.1.1 组成框图
2.1.2 蓝牙芯片接口
2.1.3时钟输入接口
PCM_SYNC出现下降沿时，ADC 处于激活状态并随后进行16次AD 转换。 PCM_CLK出现一次上升沿时候，开始一次AD 转换。
3、 软件设计
3.1 平台APP 设计
3.2 MSP430软件设计
参考文献
[1] 贺艳楠, 魏永胜z, 郑颖. 水果成熟度无损检测技术研究进展. 北方园艺,2010(3)：208～212;
[2] 侯俊才, 侯莉侠, 胡耀华, 郭康权. 石英晶体微天平传感器检测香蕉成熟度的试验. 农业工程学报,2014(5): 256～259;
[3] 陈惠萍, 蔡世英. 香蕉不同成熟度果实活性氧、乙烯与淀粉酶活性相关性研究. 亚热带植物科学.2005 (3):8-10;
香蕉成熟度无损检测仪
学 生：戴欣亮
学 号：65110316
目 录
一、 研发背景............................................................................... 3
二、 香蕉气味指数和算法 ........................................................... 3
1、 香蕉气味指数 .................................................................... 3
2、 线性判别分析法(Linear discriminant analysis，LDA) . ....... 4
三、 无损检测仪总体设计 ........................................................... 5
1、 系统框图 . ........................................................................... 5
2、 模块设计 . ........................................................................... 6
3、 软件设计 . ........................................................................... 8
参考文献 ....................................................................................... 10
一、 研发背景
许多研究结果表明：水果在采摘、包装、保存、运输及加工等作业环节中的损失率高达30．45%，主要原因之一即为不同成熟度的水果相互混杂所造成的。因此，根据水果的成熟度区分与筛选并及时的对其进行加工处理，对于改善水果品质、提升水果等级有重要意义。传统的果品成熟度检测主要是利用硬度计、糖度计、酸度计等来检测水果内部的硬度、可溶性糖、可滴定酸等一些与成熟相关的指标，均属于有损检测，不仅检测过程中要破坏水果的组织，而且无法大规模地逐个检测，不适于现代果品生产。鉴于此，无损检测技术应运而生。无损检测又称非破坏检测，是一种在不破坏被检对象的前提下，利用果品的物理性质对其进行检测、评价的方法，是近年来新兴起的一种检测果品品质的高科技手段，既可以检测果品品质，又不会对水果造成伤害，保证了水果的完整性，是确定水果最佳采收期和按成熟度进行准确分级的关键。无损检测技术具有无损、快速、准确和实时性的特性。
二、 香蕉气味指数和算法
1、 香蕉气味指数
用传感器阵列对8个批次的香蕉样品在1至7级成熟度下进行挥发性气体检测，并对各传感器的响应值进行分析，以期进一步了解各传感器对变化的香蕉气体的响应趋势，寻求合适的分类方法。图4为4个传感器对不同成熟阶段的香蕉挥发性气体的响应曲线。从图4可以看出，4个传感器的响应曲线各不相同，其中EC 修饰的传感器在香蕉成熟过程中对香蕉的挥发性有机化合物的响应(频移) 在第1到第3成熟阶段呈上升，随后波动不明显；CA 修饰的传感器对香蕉的挥发性化合物的响应是先随香蕉成熟度增加而增加，在达到4级成熟阶段时达到最大，随后降低，接着略有波动地变化；GC 修饰的传感器对香蕉挥发性化合物的响应在第1至第5阶段上下波动，随后呈下降趋势；DOPS 修饰的传感器在香蕉成熟过程中对香蕉有机挥发性化合物的响应变化波动不明显。各传感器不同的响应表现归因于各修饰膜的不同极性及微观结构对复杂的香蕉气味的选择性吸附，以及香蕉成熟过程中
气味成分的变化。
2、 线性判别分析法(Linear discriminant analysis，LDA)
LDA 是研究样品归类的一种统计方法。LDA 分析注重样品数据在空间的分布，通过运算法则将其投影到某一空间，使得类间距离尽可能的大，即使样品在该空间中有最佳的可分离性。本文利用典型的Fisher linear discriminantanalysis 判别法，对传感器在香蕉1级到7级成熟度下VOCs 的响应数据进行分析，即对原始样本数据经投影后在新空间中有最大的类问距离，最小的类内距离。在SPSS 下的LDA 分析结果见下图所示。图中代表每1类成熟度圈的中间黑色方框为该组数据质心。从图6可以看出，各组数据都能正确归类，正确归类率达到100％。其中第6组和第7组，以及第5组和第6组的距离很近，这说明在成熟度为第5级与第6级，以及第6级和第7级香蕉的挥发性气体成分变化相对较小。
三、 无损检测仪总体设计
随着智能手机和平板的出现，无损检测仪通过此类便携式平台对数据进行处理，作为新兴平台（手机和平板）的外置接口售出，在市场上具有较高的接受度。利用现成的处理平台，无损检测仪提高通用度降低了成本。
1、 系统框图
香蕉成熟度无损检测仪系统框图如下
外置检测仪 智能平台（手机或平板）
2、 模块设计
2.1 蓝牙模块
仪器选取蓝牙耳机芯片BC419143B 作为信号输出，根据说明书，简单设计蓝牙模块系统框图：
2.1.1 组成框图
2.1.2 蓝牙芯片接口
2.1.3时钟输入接口
PCM_SYNC出现下降沿时，ADC 处于激活状态并随后进行16次AD 转换。 PCM_CLK出现一次上升沿时候，开始一次AD 转换。
3、 软件设计
3.1 平台APP 设计
3.2 MSP430软件设计
参考文献
[1] 贺艳楠, 魏永胜z, 郑颖. 水果成熟度无损检测技术研究进展. 北方园艺,2010(3)：208～212;
[2] 侯俊才, 侯莉侠, 胡耀华, 郭康权. 石英晶体微天平传感器检测香蕉成熟度的试验. 农业工程学报,2014(5): 256～259;
[3] 陈惠萍, 蔡世英. 香蕉不同成熟度果实活性氧、乙烯与淀粉酶活性相关性研究. 亚热带植物科学.2005 (3):8-10;