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基于声学特性的西瓜品质无损检测方法研究

【摘要】: 本项研究根据目前国内外声学检测技术在农产品无损检测中的应用现状,借鉴国内外的先进技术和经验,对利用西瓜的声学特性进行品质无损检测的方法作了研究,主要研究内容和研究成果如下: 1.建立和完善农产品声学特性的检测试验台,开发了与试验台配套的数据采集和分析处理软件,并以西瓜为试验材料,验证了试验台的可靠性。研制的农产品声学特性检测试验台由声波发生器、传感器、信号调理电路、模数转换器ADC、计算机、数据采集和分析处理软件等组成。声波发生由外包橡胶的冲击钢球撞击西瓜产生,传感器采用麦克风,信号调理电路的通频带为3-3000Hz。数据采集卡采用PCL-1800(Advantech Co., Ltd.)。检测过程中,采样频率为10KHz。数据分析处理软件采用MATLAB软件编程。 2.为了建立西瓜声波传播速度与西瓜含糖量的相互关系,研制了声波传播速度测量专用夹具,该夹具由相距0.06m的两个麦克风、屏蔽罩、支架和柔性罩组成。 3.在西瓜声学特性品质测试中,为克服外界噪声的影响,提高测试精度,设计了自适应滤波器。 4.研究了测试部位、打击点位置、内部缺陷和生长状态等因素对西瓜含糖量与西瓜表面声波传播速度关系模型的影响,发现当测试点在中部、打击点在梗部时,模型的相关系数最高。另外,内部缺陷对所建模型的相关系数影响不大,而模型的相关系数与西瓜生长状态密切相关,为了提高模型精度,在建立模型时,应将蒂部靠近地面的西瓜与其它西瓜分别处理。 5.根据试验,建立了西瓜含糖量与西瓜表面声波传播速度的关系模型为:V=-5.5175s_c~3+133.15s_c~2-1.64s_c+2833.4,西瓜含糖量与西瓜表面声波传播速度的关系模型的相关系数为:0.81208。 6.利用声波在西瓜中的传播速度检测西瓜的含糖量,测量结果不受西瓜的大小和形状的影响,是一种对西瓜的含糖量进行无损检测的有效方法,具有广阔的应用前景。本研究结果为开发西瓜含糖量的无损检测设备打下了良好的基础。

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