基于声学特性的甜瓜成熟度检测.ppt

基于声学特性的甜瓜成熟度检测 主要内容 甜瓜概况 常用甜瓜成熟度检测方法 声振动检测系统 总结与展望 甜瓜概况 甜瓜，属于葫芦科植物，广泛栽培于温带至热带地区。中国、西班牙、美国、伊朗等国家广泛栽培，中国产量最高。 甜瓜概况 甜瓜的主要价值： 甜瓜概况 药用价值 营养价值 食疗作用 果实为盛夏重要水果 有祛炎败毒、催吐、除湿、退黄疸等功效 蛋白质、碳水化合物、胡萝卜素、维生素B1、维生素B2、烟酸、钙、磷、铁 甜瓜味甘，性寒，无毒，归心、胃经 具有清热解暑，除烦止渴、利尿的功效 甜瓜作为世界十大水果之一，以其独特的品质风味备受人们的喜爱，其营养价值名列世界十大水果第二位。随着经济的发展和人们生活水平的提高，国内外对甜瓜的需求日益增加。 中国是甜瓜生产的大国，甜瓜产业已经成为中国一个具有国际竞争力和较大经济增长空间的重要园艺产业，是农业增产、农民增收的高效园艺作物之一。 甜瓜概况 常用甜瓜成熟度检测方法 甜瓜的成熟度是评价其品质的重要依据，也是影响消费者购买的主要因素。甜瓜的成熟度检测对其生产及流通具有重要意义。 甜瓜成熟度常用的检测方法有:人为主观判断法、力-变形检测技术、声振动检测技术以及电子鼻检测技术。 常用甜瓜成熟度检测方法 人为主观判断法：人为主观判断法是由人们通过购买或种植甜瓜所积累的多年经验，凭借自身观察品尝及甜瓜品种的生长方式等进行主观判断甜瓜成熟度的方法。 力-变形检测技术：通过对不同成熟度的甜瓜进行压缩试验，得到压缩力与甜瓜的变形曲线、杨氏模量、破坏力、变形量、破坏能等指标，分析并寻找出这些指标与甜瓜成熟度之间的关系，从而进行检测。 常用甜瓜成熟度检测方法 声振动检测技术：甜瓜在声波作用下，其反射波可以提供其声学特性，如声音的反射特性、散射特性、透射特性等，不同成熟度的甜瓜其声学特性存在差异，可以通过这些声学特性与成熟度之间的关系，从而进行检测。 电子鼻检测技术：模拟人的嗅觉器官，气味分子被电子鼻的传感器阵列吸附，通过对已知样品的数据建立分析模型，得到未知检测样品的参数。 常用甜瓜成熟度检测方法 常用甜瓜成熟度检测方法 人为主观判断法 检测效率低、速度慢并且很难精确评价其品质，造成 产品良莠混杂，降低了甜瓜的市场竞争力和销售价格 力-变形检测技术 此方法要求以持续的力作用在甜瓜上，不可避免地会对甜瓜造成损伤并且影响其品质，不适用于实际要求中的甜瓜无损检测 声振动检测技术 采用Labview 采集技术和数字信号处理器( DSP) 处理技术，开发实用便携式检测仪或检测装置具有很好前景 电子鼻检测技术 存在成本、气敏传感器的灵敏度、检测的时间和速度、合适的数据分析方法等问题需要解决 声振动检测系统 基于声音特性甜瓜成熟度检测研究: 1.Mizrach 等利用超声波连续触发系统，测量了秋季和冬季生长的甜瓜内部生化参数，发现超声波信号强弱与甜瓜的成熟度有关，当甜瓜成熟时，超声波信号增强，甜瓜成熟度和信号衰减之间存在相关性，相关系数为0.842 声振动检测系统 2.Sugiyama 等对网纹甜瓜的声学特性研究发现，随着甜瓜的成熟，声波在甜瓜中的传播速度和共振频率均降低，两者的变化趋势完全一致，可以利用测定声波传播速度确定甜瓜的成熟度，结果表明，适宜食用的成熟甜瓜的声波传播速度为37 - 50 m/s 声振动检测系统 3.Sugiyama研制了一种便携式的甜瓜手提硬度测定，包括轻撞击系统和2 个麦克风传感器。测试得到的声音信号会通过A/D 转换发送给计算机并计算出传输速度与这两个声音信号的相关性，结果表明，该测定仪的测试结果和破坏性检测结果的相关性高达0.94 声振动检测系统 4.Kuroki 等利用声振动检测技术开发了实用型便携式温室甜瓜成熟度评估仪。该仪器能够在现场测量甜瓜的弹性指数，测量准确且重复性较好。利用该仪器测量甜瓜在成熟过程中的弹性指数变化可以判断甜瓜的成熟度。 声振动检测系统 甜瓜声振动检测系统的设计： 声振动检测系统 RS-485 单片机 上位机（PC） 甜瓜 隔音箱 TTL 伺服电机 敲击棒 声音传感器 放大元件 输送带 熟 适熟 分 级 执 行 器 过熟 甜瓜声振动检测系统的工作过程： 采摘后的甜瓜移送到检测线上来，一个一个排列开来，并依次进入隔音箱 输送到隔音箱的甜瓜，单片机控制伺服电机驱动敲击棒轻轻敲打甜瓜，发出敲击 敲击声经过单片机控制的声音传感器和放大元件将信号通过TTL协议和A/D转换器传给单片机，并通过RS-485传给PC机 声振动检测系统 4.PC机通过Labview和Origin来进行数据接收和数据处理，通过对数据信号进行敲击音波功率谱提取峰值后，判断甜瓜的成熟度 5.PC机