Способ определения степени зрелости плодов Советский патент 1988 года по МПК A01G7/00 A01D33/08 

со

о со

Изобретение относится к растсневодству и может быть использовано для определения степени зрелости плодов и времени их созревания.

Целью изобретения является повышение точности и упрощение реализации способа.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для определения степени зре- .чости плодов; на фиг. 2 - зависимость коэффициента шума от времени созревания

плодов капусты (а),,моркови (б), огурцов (в); (Q флуктуации ЭДС обусловлена тем, что сред- на фиг. 3 - зависимость коэффициента нее значения ЭДС и внутреннего сопротивнеобходимо выбрать режим измерения при .

При этом мощность флуктуации 0 определяется только мощностью (дисперсией) флуктуации электродвижущей силы Ё , а соотношение (3), в силу , принимает вид

.

Необходимость

(4)

измерения мощности

щума от времени созревания плодов яблок сорта Белый налив в различных климатических зонах: юг Гомельской области (г), Минская область (д),север Витебской области (е).

Способ осуществляется путем измерения мощности флуктуации электродвижущей силы, создаваемой образцом плода и созревшим плодом, на вводимых в них электродах, а о степени зрелости образца плода судят по отношению измеренной мощности флуктуации электродвижущей силы у образца плода к мощности флуктуации электродвижущей силы у созревшего плода.

Сущность способа заключается в том, что созревший плод по существу является электролитом. При введении в плод микроэлектродов образуется своеобразная электрохимическая ячейка, которая состоит из электродной системы, находящейся в контакте с электролитом (с плодом). При этом в образующейся электрохимической ячейке границы электрод-электролит образуют электрохимическую систему, в которой локализуются происходящие процессы превращения вещества и обмен носителями электрического заряда.

Величина тока, протекающего по измерительной цепи, определяется по формуле

где/ -ток в измерительной цепи;

Е-ЭДС источника;

R -сопротивление внешней измерительной цепи; Ri - внутреннее сопротивление плода.

Величины I VI Е являются случайными, поэтому напряжение на сопротивлении нагрузки R подвержено значительным флуктуа- циям. Величина напря ; ния на сопротивлении нагрузки

15

25

30

ления плодов изменяются незначительно. Последнее особенно характерно для этапа окончательного созревания плодов (25- 30 дн.до полной зрелости), на котором необходима высокая точность определения степени зрелости.

При введении электродов в плод начинается процесс его деградации (происходит химическая реакция), который с повышением 2Q степени зрелости идет более интенсивно, что немедленно проявляется в виде возрастания низкочастотных флуктуации (низкочастотного шума). Поскольку результат измерения зависит от величины сопротивления нагрузки, коэффициента усиления и времени интегрирования, необходимым условием получения стабильного результата является постоянство характеристик используемой аппаратуры и условий измерения: количество электродов, глубина их погружения в плод, расстояние между электродами при расположении их в теле плода. Каждому сорту полностью созревших плодов соответствует определенный, не зависящий от условий созревания, уровень мощности щума. Этот уровень щума сохраняется постоянным во времени и характерен для урожая любого года при условии сохранения сортовых свойств плода. Для различных климатических зон уровень щума ЭДС полностью созревшего плода одного и того же сорта отличается.

Если учесть климатическое районирование плодов, для каждого плода требуется иметь не более 3-4-х эталонных значений мощности щума, соответствующих различным климатическим зонам.

Устройство для реализации способа содержит электроды 1, введенные в исследуемый образец, широкополосный усилитель 2, усилитель 3 с регулируемым коэффициентом усиления, квадратичный детектор 4, интегратор 5 и индикатор 6.

35

40

45

R+Ri

Мощность или го напряжении

г

(2)

дисперсия флуктуации .(3)

(.

Поскольку в 11||(.1(ч С( счг рсвания величина среднего значения пиутреннего сопро- гпилспия плода /, несколько изменяется.

необходимо выбрать режим измерения при .

При этом мощность флуктуации 0 определяется только мощностью (дисперсией) флуктуации электродвижущей силы Ё , а соотношение (3), в силу , принимает вид

флуктуации ЭДС обусловлена тем, что сред- нее значения ЭДС и внутреннего сопротиви Ё.

Необходимость

(4)

измерения мощности

5

5

0

0

ления плодов изменяются незначительно. Последнее особенно характерно для этапа окончательного созревания плодов (25- 30 дн.до полной зрелости), на котором необходима высокая точность определения степени зрелости.

При введении электродов в плод начинается процесс его деградации (происходит химическая реакция), который с повышением Q степени зрелости идет более интенсивно, что немедленно проявляется в виде возрастания низкочастотных флуктуации (низкочастотного шума). Поскольку результат измерения зависит от величины сопротивления нагрузки, коэффициента усиления и времени интегрирования, необходимым условием получения стабильного результата является постоянство характеристик используемой аппаратуры и условий измерения: количество электродов, глубина их погружения в плод, расстояние между электродами при расположении их в теле плода. Каждому сорту полностью созревших плодов соответствует определенный, не зависящий от условий созревания, уровень мощности щума. Этот уровень щума сохраняется постоянным во времени и характерен для урожая любого года при условии сохранения сортовых свойств плода. Для различных климатических зон уровень щума ЭДС полностью созревшего плода одного и того же сорта отличается.

Если учесть климатическое районирование плодов, для каждого плода требуется иметь не более 3-4-х эталонных значений мощности щума, соответствующих различным климатическим зонам.

Устройство для реализации способа содержит электроды 1, введенные в исследуемый образец, широкополосный усилитель 2, усилитель 3 с регулируемым коэффициентом усиления, квадратичный детектор 4, интегратор 5 и индикатор 6.

Устройство работает следующим образом.

Флуктуации ЭДС, созданные плодом на электродах 1, усиливаются широкополосным усилителем 2 и усилителем 3 с регулируемым коэффициентом усиления. Усилитель 3 обеспечивает нормальную работу квадратич- 5 ного детектора 4. Усиленные флуктуации ЭДС детектируются квадратичным детектором 4, усредняются интегратором 5 и индицируются индикатором 6.

5

0

5

Измерение мощности флуктуации шума производят в полосе частот 0,1-30 Гц. Нижняя граничная частота полосы пропускания измерительного устройства выбирается из условия необходимой оперативности способа. Верхняя граничная частота выбирается из условия отстройки от промышленных шумов.

Величина мош,ности флуктуации ЭДС не зависит от ширины электродов в пределах 1-6 мм при толшине 0,6-1,3 мм. С целью снижения наводок плод с электродами помещают в металлический экран. Расстояния между электродами не менее 1 см. Количество пар электродов 1-3, которые соединяют последовательно. В процессе созревания или измерения обязательно одинаковое расположение электродов: глубина погружения, расстояние между электродами.

Пример. Измеряют мощность флуктуации ЭДС (коэффициент шума) у полностью созревших плодов яблок сорта Белый налив и определяют его доверительный интервал /(44±1,5 дБ. Затем измеряют мощность флуктуации ЭДС. у образца плодов яблок в Минской области дБ. Степень зрелости яблок для Минской области

if-n- 56,8%.

Измерения повторяют через 4-5 дн.и по достижении степени зрелости 100% проводят уборку урожая.

Для прогнозирования времени созревания урожая строят эталонную зависимость /Си) (t) (фиг. 3). Прогнозирование осуществляют по полученным результатам измерения и эталонной зависимости. В основе прогнозирования времени созревания лежит тот факт, что в зависимости от погодных условий отдельные участки кривой созревания масштабируются во времени. При постоянном изменении погодных условий временному масштабированию подвергается вся кривая.

Рассмотрим прогнозирование времени созревания яблок в Витебской и Гомельской областях на основе эталонной кривой, снятой для Минской области.

По эталонному графику д за 30 сут до созревания коэффициент шума равен 25 дБ, за 25 сут до вызревания он равен 27,5 дБ. Измерения в Витебской области дают; коэффициент шума достигает значения 25 дБ на 5 сут позже, аналогично величины 27,5 дБ коэффициент шума флуктуации ЭДС яблок

в Витебской области достигает на 5 сут позже стандартного графика. Следовательно, запаздывание в созревании происходит на 5 сут, а темп созревания одинаков, т. е.

АКшЗ ДКш;

A-tfД 1

Следовательно, яблоки

5

0

созревают в Витебской области на 5 сут позже эталонного графика.

Измерения в Гомельской области дают: 0 коэффициент шума 25 дБ получен на 9 дн. раньше стандартного графика, а коэффициент шума 27,5 дБ на 10 дн.раньше стандартного графика. Следовательно, по данным первого измерения опережение созревания яблок в Гомельской области по сравнению со стандартным происходит на время A/oi 9 сут.

По данным второго измерения скорость созревания также выше стандартной, так как изменению коэффициента шума Д/(ш1 2,5 дБ соответствует время дн. Тогда определяют опережение в созревании яблок в Гомельской области при условии сохранения погодных условий

25

,1 сут.

При сравнении графиков гид видно, что точность прогноза не превышает 1,5 сут. Последнее определяется изменением погодных условий. Для уточнения прогноза изме- рения .необходимо повторить через 4-5 дн.и уточнить прогнозируемое время созревания.

Таким образом, достигаются повышение точности и упрош.ение реализации способа.

35

Формула изобретения

0

Способ определения степени зрелости плодов, включающий измерение информативного параметра образца плода и сравнение его с эталонным значением, по результату которого судят о степени зрелости образца плода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения реализации способа, измеряют мощность флуктуации электродвижущей силы, создаваемой с образцом плода и созревшим плодом, на введенных в них электродах, а о степени зрелости образца плода судят по отношению измеренной мощности флуктуации электродвижущей силы у образца плода к мощности флуктуации электродвижущей силы у созрев- щего плода.

Фи.г. 1

50 JO 20 W

5 10 15 20 25 30 35 0 iPus 2 ° созревания

ш,5

I