【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柔性传感器领域，特别是涉及一种基于柔性传感器的水果成熟度监测装置及方法。
技术介绍
1、水果在采摘后需要经过物流运输才能到达市场，但由于水果可保存时间短、易腐烂等特征，物流运输过程中损耗量高达20％，造成了巨大的经济损失。乙烯作为一种植物激素，它可以调节水果的成熟程度，同时，在水果成熟期自身也会产生乙烯气体，少量的乙烯气体可以对水果产生催熟效果，但过量的乙烯气体则会导致水果过成熟，甚至在运输过程中发生腐烂。因此检测乙烯气体的浓度成为监测物流运输过程中水果成熟度的一个重要手段。
2、目前检测乙烯气体浓度的方法主要有气相色谱法、电化学法和光学法；气相色谱法是一种实验室检测技术，台式设备限制了它的便携性；现在普遍使用的水果成熟度检测装置的结构是刚性的，体积、面积固定，限制了在狭窄空间使用的可能性，并且将检测装置与水果放置在一起运输时，非常容易对水果表面造成破坏。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于柔性传感器的水果成熟度监测装置及方法，通过叉指电极以及乙烯敏感材料采集水果表面的乙烯浓度来判断水果的成熟度，降低对水果的表面损伤；利用主控模块内烧录的拟合方程获取水果成熟度数据，提高检测速度的同时使成熟度检测更为简单；采用小型的柔性传感器和电路板，减小占用空间，实现在狭小空间内对水果成熟度的检测。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种基于柔性传感器的水果成熟度监测装置，包括：相互连接的柔性
4、所述叉指电极设置在所述柔性基底的表面；所述乙烯敏感材料贴附在所述叉指电极的表面；
5、所述柔性基底用于支撑所述叉指电极；所述叉指电极用于采集所述乙烯敏感材料的电阻值变化信号，并将所述电阻值变化信号发送到所述电路板；所述乙烯敏感材料用于感应所述目标检测水果表面的乙烯成分；所述信号处理模块用于对所述电阻值变化信号的电信号进行放大，得到放大浓度信号；所述程序烧录模块用于向所述主控模块烧录拟合方程；所述主控模块用于利用所述拟合方程处理所述放大浓度信号，得到乙烯浓度数据，并将所述乙烯浓度数据发送到所述射频模块；所述射频模块用于将所述乙烯浓度数据发送到预设的移动终端。
6、优选地，所述电路板还内嵌电源管理模块；
7、所述电源管理模块通过内置的usb接口或锂电池为所述信号处理模块、所述主控模块、所述程序烧录模块以及所述射频模块提供工作电压。
8、优选地，所述射频模块包括：蓝牙单元；
9、所述蓝牙单元用于将所述乙烯浓度数据通过局域网发送到所述移动终端。
10、优选地，一种基于柔性传感器的水果成熟度监测方法，包括：
11、将所述柔性传感器贴附在所述目标检测水果表面；
12、利用所述乙烯敏感材料感应所述目标检测水果表面的乙烯成分，产生电阻变化；
13、基于所述电阻变化，利用所述叉指电极采集所述电阻值变化信号；
14、将所述电阻值变化信号发送到所述电路板；
15、利用所述信号处理模块对所述电阻值变化信号的电信号进行放大，得到所述放大浓度信号；
16、利用所述主控模块烧录的所述拟合方程处理所述放大浓度信号，得到所述乙烯浓度数据；
17、利用所述射频模块将所述乙烯浓度数据发送到所述移动终端。
18、优选地，所述乙烯敏感材料的制备过程包括：
19、称量3.2glif和40ml9m盐酸加入到预设的第一烧杯中，将所述第一烧杯放入恒温水浴箱中，并在设定温度为40℃，转速为450rpm的环境下，搅拌30min；
20、称量2gti3alc2粉末，将所述ti3alc2粉末平均分为5份，依次加入所述第一烧杯中，并在所述恒温水浴箱中恒温反应48小时；
21、将所述第一烧杯中的上层混合液分别装入4个离心管中，并将每个所述离心管放置在离心机中以3000rpm转速离心10min；
22、向所述离心管中加入2ml稀盐酸反应掉所述离心管内的剩余所述lif；
23、使用去离子水对所述离心管内的溶液进行冲洗，当所述离心管内溶液的ph值达到6时，将离心管内的溶液导入减压抽滤装置，过滤后得到多层ti3alc2沉淀物；
24、取0.5g所述ti3alc2沉淀物与100ml去离子水加入到预设的第二烧杯中，并在磁力搅拌器中搅拌6min，得到混合溶液；
25、将所述混合溶液放入洗气瓶中，向所述洗气瓶中冲入氩气，并将所述洗气瓶置于超声波震荡器中，超声波震荡1h；
26、将震荡完成的所述混合溶液以3000rpm转速离心处理20min，得到ti3alc2溶液；
27、将50μl 2×10-3m氯化钯溶液滴加到1ml所述ti3alc2溶液中，超声处理30min，得到所述乙烯敏感材料。
28、优选地，所述叉指电极的制备过程：
29、以耐高温的聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺为所述柔性基底，在所述柔性基底的表面使用聚酰亚胺树脂粘附金属层；
30、利用激光直写机器根据预设的所述叉指电极的图案对所述金属层进行加工，得到所述叉指电极。
31、优选地，所述柔性传感器的制备过程包括：
32、在所述柔性基底打印所述叉指电极；
33、将所述乙烯敏感材料滴涂在所述叉指电极的表面；
34、在烘干箱80℃的环境下烘干20min，得到所述柔性传感器。
35、优选地，所述拟合方程的获取过程包括：
36、将所述柔性传感器通过夹持器与数字源表连接，并将所述柔性传感器置于预设的玻璃气室中；
37、开启数字源表，并选择电信号检测模块；
38、调节与所述玻璃气室连接的气体流量计改变所述玻璃气室内的乙烯气体浓度，通过所述数字源表得到不同所述乙烯气体浓度下的传感器电阻响应变化曲线，并使用所述电阻响应与对应的所述乙烯气体浓度建立所述拟合方程；所述拟合方程为：res1和res2气体响应率；c为所述乙烯气体浓度。
39、本专利技术公开了以下技术效果：
40、本专利技术提供了一种基于柔性传感器的水果成熟度监测装置及方法，通过叉指电极以及乙烯敏感材料，解决了电信号采集问题，实现了对目标检测水果的表面乙烯浓度采集；通过主控模块内烧录的拟合方程，解决了成熟度判断问题，实现了根据表面乙烯浓度判断水果成熟度的功能；通过小型的柔性传感器和电路板，解决了常用检测设备空间占用较大的问题，实现了在狭小空间内对水果成熟度的检测；通过柔性传感器，解决了采集过程中水果表面的破坏问题，实现了对水果的无损检测。
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1.一种基于柔性传感器的水果成熟度监测装置，其特征在于，包括：相互连接的柔性传感器和电路板；所述柔性传感器包括：柔性基底、叉指电极以及乙烯敏感材料；所述电路板内嵌有信号处理模块、主控模块、程序烧录模块以及射频模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于柔性传感器的水果成熟度监测装置，其特征在于，所述电路板还内嵌电源管理模块；
3.根据权利要求1所述的一种基于柔性传感器的水果成熟度监测装置，其特征在于，所述射频模块包括：蓝牙单元；
4.一种基于柔性传感器的水果成熟度监测方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于柔性传感器的水果成熟度监测方法，其特征在于，所述乙烯敏感材料的制备过程包括：
6.根据权利要求4所述的一种基于柔性传感器的水果成熟度监测方法，其特征在于，所述叉指电极的制备过程：
7.根据权利要求4所述的一种基于柔性传感器的水果成熟度监测方法，其特征在于，所述柔性传感器的制备过程包括：
8.根据权利要求4所述的一种基于柔性传感器的水果成熟度监测方法，其特征在于，所述拟合方程的获取过
...【技术特征摘要】
1.一种基于柔性传感器的水果成熟度监测装置，其特征在于，包括：相互连接的柔性传感器和电路板；所述柔性传感器包括：柔性基底、叉指电极以及乙烯敏感材料；所述电路板内嵌有信号处理模块、主控模块、程序烧录模块以及射频模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于柔性传感器的水果成熟度监测装置，其特征在于，所述电路板还内嵌电源管理模块；
3.根据权利要求1所述的一种基于柔性传感器的水果成熟度监测装置，其特征在于，所述射频模块包括：蓝牙单元；
4.一种基于柔性传感器的水果成熟度监...
【专利技术属性】
技术研发人员：王想，郭来昭，褚劭杰，张小栓，杨浩楠，李蕴，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
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