基于声振法的西瓜内部糖度检测研究
基于声学特性的西瓜糖度检测系统
特征频率点数量范围的确定
由图 2 可见，选取的频率点数量越多，则模型的相关 系数越高。频率点数量在 1～4 之间时，相关系数 R 小于 0.8 或在 0.8 附近；频率点数量在 4～10 之间时，相关系 数在 0.85～0.95 之间；频率点数量大于 10 之后，相关系 数均大于 0.95。 比较图3和图4，随着模型的校正均方根误差值降低， RMSEC 与 RMSEP 相差逐步增大。选取的频率点数量小于 5 时，模型普遍稳定但相关性不高；选取的频率点数量大于 10 时，检测精度和模型稳定性普遍降低，因此频率点数量 选择在变化较稳定的 6～10 范围较为适宜。
测试点的标记 在西瓜表面选择6 个典型位置作为测试点,试验时，敲 击处的测试点称为敲击点，其余点均称作接收点，并分别 进行标记：1 号点为梗部，2 号点为蒂部，3 号至6 号点均 布在西瓜赤道部位，其中3 号点为西瓜靠地点或靠地点附 近，5 号点位于3 号点对侧，4 号点和6 号点分别均布在3 号 点和5 号点之间。 在每一个测试点都贴上1 个压电式加速度传感器，并标 记为对应的编号。试验时，敲击点i 和接收点j 的加速度信 号共同组成一个敲击-接收点组合ij(i,j 为测试点编号，且 i≠j)。
声学检测方法受干扰较少，检测装置成本低廉、可在野外等各种环境中 工作，且料的声学特性是指物料在声波作用下的反射特性、散射特性、透射特性、 吸收特性、衰减系数和传播速度及其本身的声阻抗与固有频率等，它们反映了声波与 物料相互作用的基本规律。近年，声学特性在农产品无损检测技术中的研究和应用发 展那很快。目前，美国在这方面的研究处于领先地位。
肖珂等提出使用短时能量和过零率提取打击信号的算法来准确判断打击信号 的起始点，可以较准确地检测西瓜成熟度。
於锋在研究西瓜非生物学信息基础上完善了声学检测西瓜系统。
基于西瓜声学特性测定其成熟度
Ｔ ｅ Ｄｅｅ ｔ ｎ ｏ ａｅｍｅｏ ｔ ｒ ｙ ｗ ｔ ｈ ｔｃｉ ｆ ｏ Ｗ ｔｒ ｌｎ Ｍａｕ ｉ ｉ ｌ ｔ ｝ ｔ ｅＡｃ ｕ ｔ ｒｐ ｒｉｓｏ ａｅ ｅｏ ｈ ｏ ｓｉ Ｐ ｏ ｅ ｔ ｆＷ ｔｒ ｌｎ ｃ ｅ ｍ
ＷＥ ａ －ｕ ，‘ Ａ ｉ－ ｉ，Ｑ ｉｇ Ｉ ｅｇ ｎａ ，Ｌ ａｇ ｂ Ｉ ｎ ｊｎ Ｒ Ｏ Ｘｕ ｑｎ Ｉ ｎ ，ＬＮ Ｐ ｎ－ ｉ Ｙ Ｂ ｏ Ｉｉ －ｏ Ｊｎ （ｏ ｅｅｏ ｉ ｙｔ ｎ ｉｅｒ ｇａｄＦ ｏ ｃ ｎｅ ｈｊ ｎ ｎｖｒｔ，Ｈ ｎｚｏ ，Ｚ ｅ ａｇ３ ０ ５ ，Ｃ ｉａ Ｃ ｌｇ ｆ ｏ ｓ ｍｓ ｇ ｅｉ ｎ ｏｄＳ ｉ ｃ ，Ｚ ｅａ ｇＵ ｉ ｓｙ ｌ Ｂ ｓ ｅ Ｅ ｎ ｎ ｅ ｉ ｅｉ ａｇｈｕ ｈｊｎ １０ ８ ｈｎ） ｉ
基 于 西瓜 声 学 特 性 测定 其 成 熟 度
危艳君 ， 饶 秀勤 ，漆 兵 ，林鹏鸟 ，李江波
（ 浙江大学 生物系统工程与食品科学学院 ，浙江 杭 州 ３ ０ ５ ） １０ ８
摘要 ：为达无损 检测西瓜糖度 目的 ，本研究在 自主搭建 的声学 检测台上采集西瓜声学信号 ，提 取声振动从敲击点传 到 接收点过程 中声透过率 参数 （） ６ 。利 用 Ｍａａ ｄｂ软件 中的线性 回归 函数 ，将 ６与 西瓜糖度 分别做线性 回归 ，得到 １０ ４ ２ 个相关系数。从中选取相关系数前 ２ ０位的声 透过率值 ，借助软件 中多元线性 回归函数建立 多元线性 回归方程 。 研究 比较不 同敲击点和信号接收点组合所建模 型的预测值和实测值相关 系数 （ ，最高可达 ０８４２ ） ． 。试验结果 表明 ， ８
敲击点和接收点位于赤 道部位能获得较好 的测定模型。 关键词 ：西瓜 ；声学透过率 ；多元线性回归；糖度
论文-利用超声检测西瓜的成熟度
分类号： O426.9本科生毕业论文（设计）题目：西瓜成熟度的超声检测法作者单位物理学与信息技术学院作者姓名张俊贤专业班级应用电子技术教育（1）班指导教师（职称）郭建中（教授）论文（设计）完成时间二〇一四年五月西瓜成熟度的超声检测法张俊贤陕西师范大学物理学与信息技术学院，陕西西安 710062摘要: 超声波法无损检测技术以其操作简单、快速、适应性强、检测精度较高等特点而在农产品品质无损检测中得到了广泛应用。
为达无损检测西瓜成熟度的目的，本研究在自主搭建的超声学检测台上采集透过西瓜的超声学信号，提取超声从脉冲发射点传到接收点过程中声透过率参数（δ）。
从中选取相关系数前30位的声透过率值，借助软件中多元线性回归函数建立多元线性回归方程。
研究不同发射点和信号接收点组合所建模型的预测值和实测值。
试验结果表明，发射点和接收点位于赤道部位能获得较好的测定模型。
利用Matlab软件中的仿真技术，对超声衰减与西瓜硬度进行仿真。
成熟度指数与坚硬度有较为接近的线性关系。
因此,用西瓜成熟度指数来检验西瓜的成熟程度是一种比较有效的无损检测方法。
关键词：西瓜；超声衰减；Matlab仿真；坚硬度1前言随着现代食品工业的发展以及为了满足市场竞争的需求，人们越来越多地把主要精力投向提高产品品质。
因此，建立有效的农产品无损检测方法对促进食品产业健康蓬勃发展以及提高国民生活质量发挥着重要作用。
在农产品加工中，水果的成熟度以及随后的质量评估都非常重要。
要求有一种可靠、快速、非破坏性的检测技术，用来测量水果中与成熟和品质有关的一些物理性质。
西瓜作为世界上的重要水果之一，为人们所喜爱，给人们带来可观的经济效益。
在判断西瓜成熟度方面,人们积累了丰富的经验,比如“计算生长期”,“观察外部形态”,“触、拍、压、闻”等无损检验法,为消费者提供成熟的西瓜起到了关键作用。
但这些方法依赖于个人经验等主观因素,尤其消费者难以掌握。
然而按西瓜成熟度分级销售,对销售者和消费者都是有益的。
西瓜无损检测方法
原理： 西瓜成熟度的根本是 果蔬糖度、酸度、果 肉软硬程度等内部品 质指标。而有损检测 的最大特点就是要打 开西瓜才能验明正身
方法：糖度计等检测
ห้องสมุดไป่ตู้
无损检测
• NDT （Non-destructive testing），就是利 用声、光、磁和电等特性，在不损害或不 影响被检对象（西瓜）使用性能的前提下， 检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性， 给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信 息，进而判定被检对象所处技术状态（品 质等）的所有技术手段的总称。
其他方法
除此之外, 还常利用密度、硬度、强制变形及生物传 感器等技术方法对果蔬进行无损检测与分选。
各种方法的评价与展望
对于各种无损检测方法, 它们各有自己的优缺点。 光学检测中利用红外光照射和红外反射所得的图像进行分析,
来检测西瓜产品是否有损伤, 但只能对西瓜表面的损伤进 行较好的检测; 力学检验中撞击技术则容易对西瓜造成新的损伤; 电学检测 尚在研究； 核磁共振检测、电子鼻检测其实验仪器成本较高； 声学特性则是实现硬度自动检测的有效方法; 机器视觉技术的应用是实现西瓜产品品质自动识别和分级的 最有效的方法。
很多学者就对果蔬产品的声波振动特性进行过深入研究, 他们把坚硬系数f 2m 2ö3 (f 和m 分别各自代表第二共鸣频 率和果蔬的质量) [5][6][7]作为果蔬产品硬度品质的独立指 标。
利用核磁共振技术
果蔬在成熟过程中，水、油和糖的氢质子的迁移率会随其 含量的变化而变化。另外，水、油、糖的浓度和迁移率还 与其他一些因素( 如机械破损、组织衰竭、腐烂、虫害以 及霜冻损害等)有关[8]。 基于以上特点，核磁共振可用于检测西瓜的压伤、虫 害、成熟度等。
期
基于西瓜声学特性测定其成熟度
1 024 个相关系数。 从中选取相关系数前 20 位的声透过率值， 借助软件中多元线性回归函数建立多元线性回归方程。
研究比较不同敲击点和信号接收点组合所建模型的预测值和实测值相关系数（ R） ， 最高可达 0.884 2。 试验结果表明，
敲击点和接收点位于赤道部位能获得较好的测定模型。
关键词： 西瓜； 声学透过率； 多元线性回归； 糖度
敲击， 每点重复敲击 3 次。
2.3 声特征参数提取
声波在介质中传递过程复杂， 有阻尼振动情况
下， 振幅的衰减很快， 可用于表征声波在介质中传
播情况。 本研究敲击—接收 点 组 合 ij 间 的 透 过 率 计
算方法： ①采用傅里叶变换将时域信号转换成频域
信号， 得到信号幅频谱； ②对敲击点和接收点幅频
谱上每个频率 （ 下称频率点） 对 应 的 幅 值 采 用 公 式
（ 1） 计算透过率：
δij=Aj /Ai
（ 1）
式中： δij— ——敲击点为 i， 接收点 j 时敲击—接收点
组合 ij 间的声透过率；
Ai— ——接收点 i 幅值； Aj— ——敲击点 j 幅值。 对同一个敲击点的透过率值取 3 次试验的平
危艳君， *饶秀勤， 漆 兵， 林鹏鸟， 李江波
（ 浙江大学 生物系统工程与食品科学学院， 浙江 杭州 310058）
摘要： 为达无损检测西瓜糖度目的， 本研究在自主搭建的声学检测台上采集西瓜声学信号， 提取声振动从敲击点传
到 接 收 点 过 程 中 声 透 过 率 参 数 （ δ） 。 利 用 Matlab 软 件 中 的 线 性 回 归 函 数 ， 将 δ 与 西 瓜 糖 度 分 别 做 线 性 回 归 ， 得 到
Farabee 等人[5]在频谱图中提取含 50%能量波段的 中心频率参数以及 85～160 Hz 内的能量值， 研究 这 2 个声学参数与西瓜成熟度间关系， 线性回归分析表 明， 两者与西瓜含糖量相关系数分别是 0.67 和 0.56。
论文-利用超声检测西瓜的成熟度
分类号： O426.9本科生毕业论文（设计）题目：西瓜成熟度的超声检测法作者单位物理学与信息技术学院作者姓名张俊贤专业班级应用电子技术教育（1）班指导教师（职称）郭建中（教授）论文（设计）完成时间二〇一四年五月西瓜成熟度的超声检测法张俊贤陕西师范大学物理学与信息技术学院，陕西西安 710062摘要: 超声波法无损检测技术以其操作简单、快速、适应性强、检测精度较高等特点而在农产品品质无损检测中得到了广泛应用。
为达无损检测西瓜成熟度的目的，本研究在自主搭建的超声学检测台上采集透过西瓜的超声学信号，提取超声从脉冲发射点传到接收点过程中声透过率参数（δ）。
从中选取相关系数前30位的声透过率值，借助软件中多元线性回归函数建立多元线性回归方程。
研究不同发射点和信号接收点组合所建模型的预测值和实测值。
试验结果表明，发射点和接收点位于赤道部位能获得较好的测定模型。
利用Matlab软件中的仿真技术，对超声衰减与西瓜硬度进行仿真。
成熟度指数与坚硬度有较为接近的线性关系。
因此,用西瓜成熟度指数来检验西瓜的成熟程度是一种比较有效的无损检测方法。
关键词：西瓜；超声衰减；Matlab仿真；坚硬度1前言随着现代食品工业的发展以及为了满足市场竞争的需求，人们越来越多地把主要精力投向提高产品品质。
因此，建立有效的农产品无损检测方法对促进食品产业健康蓬勃发展以及提高国民生活质量发挥着重要作用。
在农产品加工中，水果的成熟度以及随后的质量评估都非常重要。
要求有一种可靠、快速、非破坏性的检测技术，用来测量水果中与成熟和品质有关的一些物理性质。
西瓜作为世界上的重要水果之一，为人们所喜爱，给人们带来可观的经济效益。
在判断西瓜成熟度方面,人们积累了丰富的经验,比如“计算生长期”,“观察外部形态”,“触、拍、压、闻”等无损检验法,为消费者提供成熟的西瓜起到了关键作用。
但这些方法依赖于个人经验等主观因素,尤其消费者难以掌握。
然而按西瓜成熟度分级销售,对销售者和消费者都是有益的。
基于无损检测技术的西瓜糖度数据库的设计与实现
基于无损检测技术的西瓜糖度数据库的设计与实现1.南京农业大学工学院江苏南京 2100312.2.东台市金津果业有限公司江苏盐城 224200摘要：随着计算机技术的发展以及化学计量学研究方法的日益深入，无损检测技术在食品分析、农产品品质检测等领域得到了广泛应用。
西瓜的内部品质检测和分级是提高西瓜品质中最重要的方法之一，而数据库的建立是其中的关键技术。
为了无损检测西瓜糖度，开发了西瓜糖度的数据库，根据收集的西瓜重量、果形、花纹等不同信息输入数据库，建立一个基于糖度的数据库，以用于生产线上的西瓜糖度无损检测，以此满足西瓜在后期生产线的自动分级和包装。
关键词：数据库；糖度检测0引言随着人们生活水平的提高，消费者对西瓜的品质有了更高的要求，然而由于气候的不同、栽培方式不同及其地理环境的差异，导致市场上的西瓜良莠不齐，高质量的西瓜无法卖出它应有的价格，严重影响了果农的收入。
由于这些原因，西瓜的糖度检测就变得尤为重要。
而传统的西瓜糖度检测都是破坏性的，因此无法对市场上出售的西瓜进行分级。
本项目旨在通过收集西瓜糖度数据，建立西瓜糖度数据库，以此来对西瓜糖度无损检测进行研究，完成对西瓜的无损品质分级，提升高质量西瓜的竞争力和价格，减少农民人均劳动力，将机械全自动化应用到农业中，从而提高果农的收入。
1 数据库研发背景九十年代，N Sarkar、Dabenel A 等专家学者便开始使用计算机的图像处理手段和模式识别技术对果品大小、表面损伤等分级进行了研究。
Gutiérrez 等使用移动高光谱成像和不同的机器学习算法在田间条件下对大量葡萄品种进行分类。
日本对水果内部检测技术进行研究是在上世纪八十年代，截止目前，全球最先进的水果分级筛选设备是由日本MAKI公司制造的，该设备可以做到在线同时检测多种指标，可以判断水果内部病变，检测速度可以达到每秒三个及以上。
意大利的SACMI公司具有温湿度补偿功能的西瓜糖度、酸度、成熟度和空心的高精度检测近红外光谱检测分级装备。
基于振动特性的西瓜品种鉴别及糖度预测
基于振动特性的西瓜品种鉴别及糖度预测庄为;李臻峰;宋飞虎;李静;汪迪松;朱冠宇【期刊名称】《食品与机械》【年(卷),期】2018(34)4【摘要】针对通过敲击判断西瓜品质会因品种不同而造成误判的问题,构建振动检测系统,获取皇冠、早佳8424、京欣和硒砂4个品种西瓜频响函数,利用PNN神经网络模型实现西瓜品种的鉴别,准确率达92％以上.同时,利用逐步多元线性回归分析,通过频响函数的主要共振峰频率与糖度的关系,分别建立各品种西瓜的糖度预测模型,确定系数均在0.86以上.对预测集样本先鉴别品种再预测糖度,对于品种鉴别准确的瓜,其糖度测量误差小于6.2％;而对于品种鉴别错误的瓜,由于选用了错误的预测模型,测量误差较大.在上述基础上,可对未知市售西瓜进行品种鉴别,进而自动选取适当相应模型进行糖度测量.【总页数】7页(P140-145,179)【作者】庄为;李臻峰;宋飞虎;李静;汪迪松;朱冠宇【作者单位】江南大学机械工程学院,江苏无锡214122;江南大学机械工程学院,江苏无锡214122;江苏省食品先进制造装备技术重点实验室,江苏无锡214122;江南大学机械工程学院,江苏无锡214122;江苏省食品先进制造装备技术重点实验室,江苏无锡214122;江南大学机械工程学院,江苏无锡214122;江苏省食品先进制造装备技术重点实验室,江苏无锡214122;江南大学机械工程学院,江苏无锡214122;江南大学机械工程学院,江苏无锡214122【正文语种】中文【相关文献】1.适宜西瓜检测部位提高近红外光谱糖度预测模型精度 [J], 介邓飞;陈猛;谢丽娟;饶秀勤;应义斌2.近红外光谱变量筛选提高西瓜糖度预测模型精度 [J], 介邓飞;谢丽娟;饶秀勤;应义斌3.基于声学特性的西瓜糖度检测系统 [J], 危艳君;饶秀勤;漆兵4.蜜瓜和西瓜果汁的射频介电特性及其与糖度的关系 [J], 郭文川;Stuart O. Nelson;Samir Trabelsi;Stanley J. Kays5.基于外部特征及子带谱质心法的西瓜糖度检测 [J], 庄为;李臻峰;宋飞虎;李静;朱冠宇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于音频和近红外光谱融合技术的西瓜成熟度判别
摘 要：为了满足西瓜成熟度的快速无损检测需求，该研究主要利用声学技术、近红外光谱技术结合 K 最近邻法（k-nearest
neighbor，KNN）、线性判别分析（linear discriminant analysis，LDA）和反向传播人工神经网络（back propagation artificial
of the prediction set，RMSEP）为 0.725%，相比的单独音频信号其均方根误差分别降低了 0.081、0.068 个百分点。研究结
果可为高精度的西瓜品质快速鉴别提供参考。
关键词：声学；近红外光谱；模型；西瓜成熟度；可溶性固形物
doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.09.036
neural network，BP-ANN）3 种化学计量学方法对不同成熟度的西瓜进行定性判别；同时采用联合区间偏最小二乘筛选法
（synergy interval partial least squares，Si-PLS）分别建立声学技术、近红外光谱技术、融合技术的西瓜可溶性固形物预测
模型。结果表明融合技术处理结果均优于单一信号，其 LDA 模型数据的西瓜成熟度模型识别率较佳，校正集和预测集的
0 引 言
从古至今西瓜一直是广受人民群众喜爱的夏季清凉 解渴消暑盛品，尤其在如今温室效应严重的现代生活中， 更受到人们的欢迎。据联国粮农组织的不完全统计， 西瓜位居世界十大果品中的第五位。中国是西瓜种植和 销售的大国，占领着主要市场地位[1]。但随着西瓜产业的 规模化、趋势化，未来西瓜销售市场的竞争趋势不断加 剧，高品质的西瓜必将在未来市场上脱颖而出。因此， 快速准确的判别西瓜成熟度一直是瓜农、消费者以及国 内外学者广泛关注的问题。
基于声学特性的西瓜品质无损检测试验研究
基于声学特性的西瓜品质无损检测试验研究Nondestructive testing of watermelon quality based on acousticcharacteristics摘要我国对农产品的质量要求越来越严格，我们将采取许多方法来提高西瓜市场的竞争力。
目的都是为了提高西瓜的品质质量，而想要提高质量就要提升并完善对西瓜的栽培技术。
对于西瓜的采收和分级评定都离不开西瓜内部的品质的无损检测技术支持。
本次的研究就是为了用无损检测方法中的超声来对新瓜内部进行检测。
此次采用声穿透法，利用非金属检测仪，采取双探头进行检测。
根据内置超声波感应平台上通过西瓜果肉的超声波信号，声音的传输速率从脉冲传输点传输到接收点。
声速，波形及增益等。
研究西瓜内部不同点之间的声速、波形、检测不同点之间的声程的变化以及随时间果肉内部发生变化是否有关系，以此来对西瓜的进行分级，判定西瓜果肉质量的检测方法。
主要是通过西瓜在不同方向上声程的衰减变化来对西瓜品质进行鉴定。
关键字：无损检测；声穿透法；质量；衰减；北京理工大学珠海学院2016届本科生毕业论文AbstractOur country is more and more strict to the quality of agricultural products, we will take a lot of methods to improve the competitiveness of the watermelon market, the purpose is to improve the quality of watermelon quality, and to improve the quality of watermelon to improve the cultivation technology, The harvest and grading of watermelon can not be separated from the technical support of NDT for the internal quality of watermelon. The purpose of this study is to detect the inside of the new melon with the ultrasonic method of nondestructive testing. This time, the method of sound penetration is adopted, and the non-metal detector is adopted to detect with double probes. According to the ultrasonic signal of watermelon pulp on the built-in ultrasonic induction platform, the transmission rate of sound is transmitted from the pulse transmission point to the receiving point, including sound path, sound speed, waveform and gain, etc. In order to classify watermelon, the speed and wave form of sound between different points, the change of sound path between different points and whether there is a relationship between the changes of pulp with time were studied. By studying the sound velocity waveform between different points inside the watermelon and detecting whether there is a relationship between the change of sound path between different points and the change within the flesh over time, we can classify the watermelon. The main北京理工大学珠海学院2016届本科生毕业论文method to determine the quality of watermelon flesh is to identify the quality of watermelon by the attenuation of sound path in different directions.Key words: nondestructive testing; Sound penetration; Quality; attenuation;目录目录一、前言 (1)二、西瓜无损检测研究现状 (2)三、西瓜无损检测研究目标、研究内容 (3)（一）研究目标 (3)（二）研究内容 (3)四、超声波检测原理 (4)五、实验方案 (5)（一）研究的基本思路和方法、技术路线 (5)（二）实验步骤 (7)（三）实验测得数据 (8)六、实验分析 (11)北京理工大学珠海学院2016届本科生毕业论文七、总结 (24)参考文献 (25)一、前言随着中国人民物质生活水平的逐步提高，人们对产品质量的追求也在提高。
利用振动理论对西瓜成熟度进行无损检测的研究
第14卷 第2期农业工程学报Vol .14 N o .2 1998年 6月T r ansactions of the CSA E J un. 1998 收稿日期:1997-10-09 ¹葛 屯,副教授,镇江市 江苏理工大学振动所41信箱,212013利用振动理论对西瓜成熟度进行无损检测的研究葛 屯¹ 徐 凌 夏 恒(江苏理工大学)摘 要 基于对西瓜结构振动特性的分析,提出了对西瓜进行理论建模的空心球与实心球理论,通过有限元计算与振动模态试验对比,验证了上述理论的合理性,并找出了多边形振型这一区别成熟与未成熟瓜的特征模态。
关键词 西瓜 振动 成熟度 无损检测瓜果的品质检测多年来一直是许多学者关心的问题,而其中利用声振法对瓜果类产品进行成熟度的无损检测无疑是一种颇有价值的有效方法[1]。
近年来,国外许多科研工作者对此进行了大量的研究,Yam am oto 等人(1980,1981)基于瓜果的声学响应研究了无损测量苹果与西瓜内部质量的技术。
Sasao (1985)利用橡胶球敲击西瓜进行了田间实测西瓜声学响应的研究。
A ffeldt 与Abo ott(1989)研究了评价“红富士”苹果品质的快速声传递法。
Armstrong(1990)测量了苹果的第一阶固有频率并利用弹性球模型的纯压缩振动模式预测了苹果的弹性模量。
P.Chen 等人(1992)研究了影响苹果声学响应的因素,并指出声调强度与苹果的第一、二阶固有频率有直接的相干性。
M .L .Sto ne 等人(1996)研究了利用声脉冲阻抗技术确定西瓜成熟度的方法。
目前这方面的研究在我国尚未得到很好的开展,而无论从学术角度还是应用前景来看,利用声振法对瓜果产品进行无损检测的研究均具有重要意义。
为此笔者近年来通过振动试验模态与动力有限元相结合的方法对国产西瓜进行了大量无损检测研究,在此拟就该问题作一探讨。
1 西瓜的成熟度建模及其动态特性的动力有限元分析西瓜的组织结构可分为瓜皮和瓜瓤(忽略瓜籽)两部分组成,经试验及国外同类研究发现,成长初期的西瓜,其瓜皮和瓜瓤的性能参数如密度、杨氏模量、泊松比等均相差不大,可近似看作同一种非线性材料。
“听声辨瓜”背后的原理
“听声辨瓜”背后的原理
研究表明，用手拍打西瓜判断西瓜品质，这一做法是有科学依据的。
这套方法的检验原理是声波在介质中传播受到介质密度和质地的影响，因此，可以找出拍击西瓜获得的声波与西瓜品质之间的关系。
这样，就能够在不用切开西瓜的前提下，听声音来检测其成熟度和内部品质。
具体来讲，西瓜的结构分为瓜皮和瓜瓤。
在西瓜成熟过程中，瓜皮的硬度和弹性模量发生变化，也就是果肉成熟的瓜皮弹性更大，拍打起来会有轻微的回弹感。
此外，瓜瓤在纤维素酶的作用下，内部纤维素被降解，西瓜的含糖量和自身结构也产生了变化，敲击声自然会有不同。
生西瓜果肉密度较高，敲起来声音发脆，熟西瓜果肉密度相对较低，敲起来就比较闷，并且西瓜被敲击后发生的振动频率，处于人耳能够感知和分辨的范围内。
因此，在购买西瓜时，轻轻拍打不同的西瓜，就能听出不同声音。
当拍打西瓜发出“当当”清脆响声，有可能是生瓜，发出混浊、沉重“嘭嘭”响声的应该是熟瓜，发出“噗噗”响声的有可能是熟过头了的瓜。
除了拍打听声音之外，还有很多方法来辨别西瓜的好坏。
如以下的“四看法”：
1.看西瓜底部的圈圈，越小越好。
相反，底部圈圈越大，皮越厚，越难吃;
2.看西瓜头，就是所谓的瓜蒂。
瓜蒂卷曲的西瓜通常很甜;
3.看西瓜纹路，纹路越整齐越好;
4.看西瓜颜色，西瓜最好挑青绿色，避免挑雾白色。
西瓜成熟听音调的原理
西瓜成熟听音调的原理
西瓜成熟时，其内部的糖分和水分含量会逐渐增加，这会导致西瓜发出更浓郁的香气。
人耳可以通过听觉接收到这些香气释放出的气体震动所产生的声音，从而感知到西瓜的成熟程度。
具体来说，当西瓜成熟时，其内部的气体分子越来越活跃，它们会以一定的频率震动并发出声音。
这些声音会传播到空气中并到达人耳，耳膜会受到这些声音波动的刺激。
人耳中的听觉器官包括外耳、中耳和内耳。
外耳将声波导入耳道，中耳将声波通过鼓膜传递到内耳。
内耳中的耳蜗是听觉信号的主要处理器，它含有感受声音的感觉细胞——毛细胞。
当声波到达内耳后，它们将振动毛细胞，从而产生电信号并通过听神经传送到大脑。
因此，通过听音调可以判断西瓜的成熟程度是因为成熟的西瓜会释放出更多的气体震动，这将被人耳感知并解读为声音。
注意，人类对于这种声音的感知可能有个体差异，且需要经验和训练来准确识别。
西瓜成熟度无损检验的冲击振动方法
第15卷第3期1999年9月农业工程学报T ransacti ons of the CSA E V o l .15 N o.3Sep t . 1999西瓜成熟度无损检验的冲击振动方法王书茂① 焦群英(中国农业大学)籍俊杰(河北省农业机械化研究所)摘 要:在试验分析了西瓜的力学和物理特性的基础上,提出了利用西瓜的振动频率响应来判断西瓜成熟度的无损检验方法。
研究表明,传统的判断西瓜成熟度的含糖量与西瓜的振动基频有较好的相关关系。
在此基础上,考虑了西瓜质量的影响,提出了用f 2m 2 3做为西瓜的成熟度指数,并初步确定了“京欣”品种西瓜的成熟度指数范围。
研究结果表明,冲击振动方法是一种比较有效的西瓜成熟度无损检验方法,为工程应用在线测量及分机处理奠定了基础。
关键词:西瓜;成熟度;无损检验;冲击;振动响应收稿日期:1998212218①王书茂,副教授,副院长,北京市清华东路17号 中国农业大学(东校区)车辆工程学院,100083西瓜是我国夏季主要水果。
在判断西瓜成熟度方面,人类已经积累了丰富的经验,如“计算生长期”,“观察外部形态”,“触、拍、压、闻”等无损检验法,为消费者提供成熟的西瓜起到了关键作用。
但这些方法依赖于个人经验等主观因素,尤其消费者难以掌握。
因此,如何科学地、客观地无损检验,按西瓜成熟度分级销售,对销售者和消费者都是有益的。
国内外学者已经开始了这方面的研究。
Yam am o to [1]、何东健[2]等人用测量冲击振动产生的声波特性来研究西瓜等水果品质与固有频率的关系,做了有益的探索。
但由于振动产生的声波易受周围噪声环境的污染,只能在实验室内或夜深人静时进行,难以实用推广。
Kato [3]研制了基于密度的西瓜分级样机,他对80个同一品种的西瓜分别进行了果汁含糖量和整体密度的分析。
他认为西瓜成熟后,密度变小,改变量从不成熟度时的01985g c m 3到成熟时的01888g c m 3。
Chen [4]等人研究了甜瓜的基本力学特性,并用有限元方法计算了甜瓜的振动固有频率和振型。
根据振动特征评定农产品的内部质量:西瓜的内部质量与衰减系数
根据振动特征评定农产品的内部质量：西瓜的内部质量与衰减
系数
张俐
【期刊名称】《农机化研究》
【年(卷),期】1996(000)001
【摘要】把西瓜假定成简单的模型，在探讨由西瓜的自由振动衰减波形所得到的衰减系数和西瓜的品尝试验各项目关系的同时，提出了新的西瓜内部质量的评定方法。
另外，根据贮藏温度、贮藏天数及敲击的强度，还探讨了关于西瓜的振动波形频谱的第一峰值频率与衰减系数的变化，从而得到了对于西瓜内部质量非破坏评定法的基础资料。
【总页数】4页(P77-80)
【作者】张俐
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】S651.023
【相关文献】
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4.农产品检测内部质量控制研究 [J], 闫玉杰
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７ ． ４ ８ ％， 检测模型 的校正均方根误差 Ｒ ＭＳ Ｅ Ｃ和预测均 方根误差 Ｒ ＭＳ Ｅ Ｐ分别 是 ０ ． ６ ６ ３和 ０ ． ７ ９ ６ 。该模 型的建立
为在 线无损检测西瓜 的内部糖度提供 了理论 参考 。 关键词 ： 声振法 ； 西瓜 ； 糖度 ； 逐步多元线性 回归
中图分类号 ： Ｓ ６ ５ １ 文献标识码 ： Ａ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｗａ ｓ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｋ ｎ ｏ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｍｅ ｌ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｉ ｔ ｓ ’ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｓ ｔ ｗｉ ｔ ｈ ｓ ｅ ｌ ｆ － ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ
．
脐处为测量点 、 瓜蒂处为激励点时 ， 声学 特征和西瓜 内部糖度 的相关性较 高 ， 且 当声学特征 为第二共振 峰频率
时， 与样本糖度 建立的三次拟合模型 的 Ｒ 为 ０ ． ８ ７ ７ 。采用逐 步多元线性 回归分析 建立西瓜 糖度 的检测模 型 ， 回 归模 型为 ： Ｂ＝ ２ ０ ． ３ ７ １— ０ ． ０ ３ ＋ ０ ． ０ ３ ５ 一０ ． ０ ０ ６ ｆ ４ ， 模型 的 Ｒ 为 ０ ． ８ ８ １ ， 通过校正 集验证 ， 预测样本平 均误差为
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上海农业 学报
２ ０ １ ７， ３ ３ （ ２ ） ： １ ２ ５ — １ ３ ０
ＤＯＩ ： １ ０１ ５ ９ ５ ５ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ｌ ０ ０ ０ － ３ ９ ２ ４ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ２ ． ２ ３
．
Ａｃ ｔ ａ Ａｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｈ ｕ ｒ ａ ｅ Ｓｈ ａ ｎ ｇ ｈａ ｉ
文章编 号 ： １ ０ ０ ０ — ３ ９ ２ ４ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２ — １ ２ ５ ． ０ ６
基 于声 振 法 的西瓜 内部 糖 度检 测 研 究
汪迪松 ， 浦宏杰 ， 李臻峰 ， 陆 勇
（ 江南大学机 械工 程学院 ， 无锡 ２ １ ４ ０ ０ ０ ； 江苏省食 品先进 制造 装备技术重点实验室 ， 无锡 ２ １ ４ ０ ０ ０ ） 摘 要： 运用 自行设计 的敲击振 动检测 系统对西瓜进行敲 击振动检 测 ， 通 过不 同激励． 接 收组合发 现 ， 当瓜
ＷＡ Ｎ Ｇ Ｄ ｉ — ｓ ｏ ｎ ｇ ， Ｐ Ｕ Ｈ ｏ ｎ ｇ － ｊ ｉ ｅ 。 ， ， Ｌ Ｉ Ｚ ｈ ｅ ｎ ． ｆ ｅ ｎ ｇ ， Ｌ Ｕ Ｙ ｏ ｎ ｇ
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