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现代食品科技 2016年第12期32卷 343-349,373页

作者：王志鹏吴杰赵正强娄来峰张慧石河子大学机械电气工程学院教育部绿洲特色经济作物生产机械化工程研究中心新疆石河子832003

本文采用压电梁式传感器对香梨进行激励感测,分析了该装置采集的响应信号的稳定性,研究了频带幅值参数与香梨硬度的相关性,并采用频带幅值参数对其硬度进行主成分回归（PCR）分析,建立香梨硬度的检测模型。研究结果表明：香梨声振检测... 详细信息

本文采用压电梁式传感器对香梨进行激励感测,分析了该装置采集的响应信号的稳定性,研究了频带幅值参数与香梨硬度的相关性,并采用频带幅值参数对其硬度进行主成分回归（PCR）分析,建立香梨硬度的检测模型。研究结果表明：香梨声振检测装置的时域和频域信号稳定,在320~880 Hz波段可提取8个频带幅值参数,它们与M-T检测硬度的相关系数最高仅为0.63,采用这些频带幅值PCR法构建的香梨硬度检测模型的校正集和验证集相关系数r_c与r_v分别为0.77和0.66,均方根误差RMSEC和RMSEV分别为1.23和1.59,对香梨硬度的检测敏感度仅为51.56%,模型检测性能较低、稳定性较差;引入香梨质量对模型修正,r_c和r_v分别升高到0.81和0.72,RMSEC和RMSEV分别降低为1.13和1.44,模型的检测性能和稳定性得到明显提高,对香梨硬度变化的敏感度提高至58.28%,与M-T检测法敏感度的差异仅为6.21%,可以适用于香梨硬度的无损检测。

关键词：香梨频带幅值硬度无损检测主成分回归分析

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香梨声振特性分析及内部品质的无损检测研究

香梨声振特性分析及内部品质的无损检测研究

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作者：王志鹏石河子大学

学位级别：硕士

库尔勒香梨是新疆特色果品,由于其产地扩大所造成的内部品质差异以及粗皮果,导致香梨等级及商品率严重下降,因此迫切需要解决其内部品质的无损检测这一关键科学问题。为此,本研究搭建了由压电梁式传感器进行信号激励和感测的无损检测装... 详细信息

库尔勒香梨是新疆特色果品,由于其产地扩大所造成的内部品质差异以及粗皮果,导致香梨等级及商品率严重下降,因此迫切需要解决其内部品质的无损检测这一关键科学问题。为此,本研究搭建了由压电梁式传感器进行信号激励和感测的无损检测装置,提取了声振多响应参数,明确了稳定检测的条件,建立了不同响应参数检测香梨硬度的检测模型,为香梨内部品质自动化在线无损检测装置研制提供研究基础。本研究的主要结论如下：(1)可模拟橡胶锤头力锤15N力敲击香梨信号作为压电梁式传感器的原始激励信号,输出峰值电压为2.5 V,经信号放大用于激励香梨的信号峰值电压为80 V。在香梨赤道部同一测点多次激励感测所获得的时域和频域响应信号都有很好的一致性,在对香梨赤道部不同位置激励感测,共振频率和声速均无显著差异(P>005)。(2)构建了香梨硬度的共振频率法检测模型、声速法检测模型及共振频率法与声速法联合检测模型,它们与M-T穿制法香梨硬度测量值的相关系数分别为0.841、0.877和0.938,均方根误差分别为1.22 N/mm、1.09 N/mm和0.80 N/mm。3种检测模型对香梨硬度变化的检测敏感度分别为53.53%、56.09%和59.43%,对不同硬度类别香梨的判别正确率分别为80.0%、844%和867%。在3种检测模型中,共振频率法和声速法联合构建的检测模型对香梨硬度的检测性能最优,但声速法检测模型对香梨硬度检测的敏感度和硬度类别的判别正确率都与之相差很小,更适宜今后实际应用开发。(3)在320～880 Hz频段以7375 Hz为划分间隔提取了8个频带幅值参数,并引入香梨质量参数,建立了频带幅值参数的PLSR香梨硬度检测模型,模型校正集、验证集的相关系数分别为0.83、0.74,均方根误差分别为1.07 N/mm、1.40 N/mm,对香梨硬度变化的检测敏感度为5536%,对香梨硬度总判别正确率为822%,都较为接近声速法检测模型,对较硬香梨判别精度很低,对较软香梨判别精度明显高于声振法检测模型。

关键词：香梨硬度共振频率声速频带幅值无损检测

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基于声学特性哈密瓜成熟度的无损检测研究

基于声学特性哈密瓜成熟度的无损检测研究

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作者：贺少鹏石河子大学

学位级别：硕士

哈密瓜是新疆特色瓜果之一,近年来内地引种、瓜农抢占早市而早摘或催熟等原因,致使市场中哈密瓜品质存在较大差异,商品率和声誉受到极大影响。为此,本论文针对哈密瓜成熟度迫切需要无损检测这一问题,搭建了由力锤和麦克风分别激励感测... 详细信息

哈密瓜是新疆特色瓜果之一,近年来内地引种、瓜农抢占早市而早摘或催熟等原因,致使市场中哈密瓜品质存在较大差异,商品率和声誉受到极大影响。为此,本论文针对哈密瓜成熟度迫切需要无损检测这一问题,搭建了由力锤和麦克风分别激励感测哈密瓜声响应信号检测系统,测试了声响应信号的稳定性,分析了不同激励条件对哈密瓜共振频率的影响,明确了适宜测试条件,采用频响参数计算了哈密瓜的弹性指数和阻尼比,并基于频响参数计算的指标和频带幅值参数分别构建了哈密瓜成熟度预测模型,为哈密瓜成熟度的无损检测提供策略。本研究得到的主要结论为:(1)在哈密瓜同一点多次激励感测的声响应信号稳定可靠,在哈密瓜赤道部不同位置进行激励感测,其共振频率无显著差异(P>0.05)。哈密瓜共振频率不受锤头材料和激励力的影响(P>0.05),但采用橡胶材料锤头激励力范围为62 N时,更适宜激励哈密瓜获得更强的响应信号且易于信号的提取。(2)可以采用弹性指数和阻尼比联合预测哈密瓜硬度,构建的预测模型相关性达到0.913,对哈密瓜硬度变化的预测敏感度为68.99%,非常接近M-T穿刺法硬度测量的敏感度(69.79%);可以采用阻尼比预测哈密瓜可溶性固形物含量的模型,构建的预测模型相关性达到0.834,对哈密瓜可溶性固形物含量变化的预测敏感度为46.43%,也非常接近折射计测量的敏感度(47.41%)。(3)采用频带幅值参数基于PCR法预测哈密瓜成熟度时,确定在4000 Hz频段提取了7个频带幅值参数和1个频带幅值总和参数,这8个参数与哈密瓜的可溶性固形物含量不相关,但与哈密瓜硬度有相关性,因此采用幅值参数与哈密瓜质量共同构建了哈密瓜硬度PCR预测模型,该预测模型校正集相关系数为r=0.891,校正集均方根误差为RMSEC=1.04N/mm,验证集的相关系数为r=0.795,验证集均方根误差为RMSEV=1.24 N/mm,表明该预测模型具有较好的预测性能和稳定性,模型对哈密瓜硬度变化的敏感度为67.70%,可以适用于哈密瓜硬度无损检测,尽管如此,该模型的检测敏感度较弹性指数和阻尼比联合构建的哈密瓜硬度预测模型的检测敏感度略低。

关键词：哈密瓜成熟度弹性指数阻尼比频带幅值无损检测

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