[發明專利]一種基于觸覺啟發的用于食品口感評價的摩擦振動測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202111161056.1
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113945691B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 杜冬冬;王俊;袁超毅;王凌峰;張芮豪
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N33/02
• 分類號: G01N33/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

1.一種基于觸覺啟發的用于食品口感評價的摩擦振動測量裝置，其特征在于，包括溫度控制模塊、力學測量模塊和振動測量模塊；

所述的溫度控制模塊包括摩擦臺卡槽(9)、仿皮膚摩擦片(10)、傳熱片(11)、恒溫加熱器(12)和摩擦臺基座(13)；所述的恒溫加熱器(12)安裝在摩擦臺基座(13)上，用于加熱由傳熱片(11)、仿皮膚摩擦片(10)和摩擦臺卡槽(9)構成的摩擦腔；所述的傳熱片(11)位于恒溫加熱器(12)與仿皮膚摩擦片(10)下表面之間，仿皮膚摩擦片(10)上表面由摩擦臺卡槽(9)沿周向壓緊；所述仿皮膚摩擦片(10)為有機硅或聚二甲基硅氧烷材質；

所述的力學測量模塊包括牽引平臺(1)、力傳感器(2)和牽引線(3)；由牽引平臺(1)通過牽引線(3)與振動測量模塊連接，所述的力傳感器(2)固定于牽引平臺(1)上，用于測量牽引摩擦力的大小；

所述的振動測量模塊包括固定旋鈕(6)、加速度傳感器(7)、摩擦滑塊(8)和摩擦球(14)；所述的加速度傳感器(7)安裝在摩擦滑塊(8)的頂部；所述加速度傳感器(7)為多軸加速度傳感器，至少一個軸向用于測量垂直方向上的加速度，測量范圍為0-5000Hz；所述的摩擦球(14)的數量為3個，呈等腰三角形固定安裝于摩擦滑塊(8)底面，且3個摩擦球(14)關于牽引線(3)對稱；摩擦滑塊(8)置于摩擦臺卡槽(9)內，摩擦滑塊(8)的寬度小于摩擦臺卡槽(9)的槽寬，底部的摩擦球(14)與仿皮膚摩擦片(10)上表面接觸；摩擦滑塊(8)靠近力學測量模塊的一側連接牽引線(3)，通過摩擦滑塊(8)上的固定旋鈕(6)調節牽引線(3)的松緊程度；所述的摩擦滑塊(8)的牽引摩擦力方向與摩擦臺卡槽(9)的槽向平行。

2.根據權利要求1所述的摩擦振動測量裝置，其特征在于，所述摩擦球(14)為直徑6-12mm的不銹鋼半球。

3.根據權利要求1所述的摩擦振動測量裝置，其特征在于，所述力傳感器(2)的測量范圍為0-500N。

4.一種使用如權利要求1-3任一權利要求所述摩擦振動測量裝置的食品口感評價方法，其特征在于，溫度控制模塊通過恒溫加熱器(12)將由仿皮膚摩擦片(10)、傳熱片(11)、摩擦臺卡槽(9)構成的摩擦腔加熱并控制在恒定溫度，將食品樣品置于摩擦腔內，在仿皮膚摩擦片(10)上表面形成均勻薄層；

待食品樣品溫度恒定后，將摩擦滑塊(8)置于摩擦臺卡槽(9)內，使底部摩擦球(14)與食品樣品直接接觸；通過固定旋鈕(6)調整牽引線(3)的松緊程度，對摩擦滑塊(8)進行預緊，之后由牽引平臺(1)以恒定的速度牽引摩擦滑塊(8)做摩擦運動，所述摩擦運動中的摩擦力信號和振動信號分別通過力傳感器(2)和加速度傳感器(7)進行采集，從所述摩擦力信號和振動信號中提取表征口感的信號特征值，實現對食品口感的評價。

5.根據權利要求4所述的食品口感評價方法，其特征在于，通過牽引平臺(1)控制摩擦滑塊(8)的牽引速度恒定，速度范圍為0.01-41mm/s。

6.根據權利要求4所述的食品口感評價方法，其特征在于，通過恒溫加熱器(12)控制加熱溫度恒定，溫度范圍為30-50℃。

7.根據權利要求4所述的食品口感評價方法，其特征在于，所述表征口感的力信號特征值包括極值力、均值力、摩擦功，振動信號特征值包括峰值均值、峰值比例、功率譜重心、香農熵。