基于西瓜声学特性测定其成熟度

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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

ＴｅＤｅｅｔｎｏａｅｍｅｏｔｒｙｗｔｈｔｃｉｆｏＷｔｒｌｎＭａｕｉｉｌｔ｝ｔｅＡｃｕｔｒｐｒｉｓｏａｅｅｏｈｏｓｉＰｏｅｔｆＷｔｒｌｎｃｅｍ
ＷＥａ－ｕ，‘ Ａｉ－ｉ，ＱｉｇＩｅｇｎａ，ＬａｇｂＩｎｊｎＲＯＸｕｑｎＩｎ，ＬＮＰｎ－ｉＹＢｏＩｉ－ｏＪｎ（ｏｅｅｏｉｙｔｎｉｅｒｇａｄＦｏｃｎｅｈｊｎｎｖｒｔ，Ｈｎｚｏ，Ｚｅａｇ３０５，ＣｉａＣｌｇｆｏｓｍｓｇｅｉｎｏｄＳｉｃ，ＺｅａｇＵｉｓｙｌＢｓｅＥｎｎｅｉｅｉａｇｈｕｈｊｎ１０８ｈｎ）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３０５）１０８
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Ｍａａｄｂ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１０４２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（，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。

西瓜音频特性分析方法讨论

０引言
我国约六成人口是农民．中又有两成从事园艺产品生产。２０其０６年．国新鲜果蔬的产值超过７０我００亿人民币，ＧＰ的３３占Ｄ．％左右，出１３果蔬及其加工品１０１０万。汇７．创８９亿美元。 Ⅲ如此大量的生产销售使得蔬菜瓜果的品质检测方法成为农业经济中一个非常重要的课题．在众多专家学者提出的方法中．用音频特性对成熟度进行检测利前景十分良好。西瓜是夏天的典型水果，堪称瓜中之王，因在汉代时从西域引入，故称西瓜目前除少数边远寒冷地区外，国内各地均有种植。如今，农
１音频特性分析的物理学原理
１１声振产生机理．
为了对比方便，先测量西瓜的频响函数，然后切开取其中部的汁．
用折射式糖份仪测量其含糖量。试验数据表明．含糖量大于９％时．．０西瓜口感较好，可以认为基本成熟；含糖量大于１．％时．０Ｏ１３感有“ 沙” 的感觉；而当含糖量接近１．时，２％Ｏ口感很好，即为上乘西瓜。西瓜在冲击激励下产生的振动有多阶固有频率．仅基频与含糖量有较好的相关性。另外，西瓜的质量对基频的影响较为明显．质量越小基频越高，仅使用基频不能准确反映西瓜的含糖量。研究发现．１钔与含糖量有较为接近的线性关系＿４＿使用固有频率配合质量来反映成熟度，在甜瓜、、桃苹果、菠萝等水果上效果不错．西瓜上也明显得到了相关性．在能够连续表示西瓜的品质好坏。但相关性不高是此方法的瓶颈。其原因在于不同成熟期西瓜的密度不同，质量估计容易出现偏差２３利用动力有限元分析计算建模判断西瓜成熟度－有限元法的原理是：设单元中各点的位移矢量

声学技术在西瓜品质无损检测中的应用

ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｗａｔｅｍｅｒｌｏｎｓｗｅｒｅｐｕｔｏｕｔ，ａｎｄｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇｉｎｗａｔｅｍｅｒｌ —
ｏｎｓｗａｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｗａｔｅｍｅｒｌｏｎ；ｑｕａｌｉｔｙ；ａｃｏｕｓｔｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｄｅｔｅｍｉｒｎａｔｉｏｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎａｃｏｕｓｔｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｆｏｒｗａｔｅｒｍｅｌｏｎｑｕａｌｉｔｙｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆａｃｏｕｓｔｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ａｃｏｕｓｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｍｕｌｔｉ — ｓｅｎｓｏｒｆｕｓｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｎｏｎｄｅｓｔｕｃｒｔｉｖｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ

基于声振法的西瓜贮藏时间检测

基于声振法的西瓜贮藏时间检测陆勇;李臻峰;浦宏杰;汪迪松【摘要】为了研究贮藏时间对西瓜振动特性的影响,在自行设计的声学振动检测试验平台上,利用声振法检测西瓜的振动频率随贮藏时间的变化规律。

结果表明,提取的频响信号中第一响应基频频率与西瓜贮藏时间的相关性较好,建立第一响应基频频率与贮藏时间的三阶非线性函数模型,相关系数R2可达0．9191。

通过选取多个振动特征值建立西瓜贮藏时间的逐步多元线性回归模型,结果表明,将激励点和接收点分别放在西瓜的瓜梗和瓜蒂处可获得最佳的测定模型,模型的相关系数、标准估计误差分别为0．9313和1．8120,这为西瓜采摘后的贮藏与销售提供了参考。

%In order to study the effects of storage time on acoustic properties of watermelons, the changes of vibration response frequency of watermelon were studied by the way of percussion with the vibration detection system designed by our lab. The results showed that the first response fundamental frequency had a good correlation with storage time, and then a nonlinear function model was established, the correlation coefficient was 0. 919 1. By selecting multiple vibra-tion eigenvalues, a multiple linear regression model was established to describe storage time. Test analysis of the water-melon samples showed that it could get the best measurement model when placing the excitation and receiving points at the watermelon’s stem and stalk, respectively. The correlat ion coefficient and standard estimation error of this model was 0. 931 3 and 1. 8120, respectively. It provided a reference for the storage and sale of watermelon after picking.【期刊名称】《浙江农业学报》【年(卷),期】2016(028)004【总页数】6页(P682-687)【关键词】西瓜;敲击振动;贮藏时间;多元线性回归【作者】陆勇;李臻峰;浦宏杰;汪迪松【作者单位】江南大学机械工程学院，江苏无锡214000; 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，江苏无锡214000;江南大学机械工程学院，江苏无锡214000; 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，江苏无锡214000;江南大学机械工程学院，江苏无锡214000; 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，江苏无锡214000;江南大学机械工程学院，江苏无锡214000; 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，江苏无锡214000【正文语种】中文【中图分类】S651西瓜被公认为夏季受欢迎的水果之一，其果肉中富含维生素、糖类、矿物质和有机酸等多种营养成份和化学物质，清热解暑，戒酒利尿[1]。

如何判断西瓜成熟度

如何判断西瓜成熟度要判断西瓜的成熟度，可以通过观察外观、敲击声、甜度、瓜蒂和尾部等方面进行判断。

以下是具体的方法。

1.外观观察：观察西瓜的外表，成熟的西瓜通常有深绿或浅绿色的外皮，皮上可能有淡黄色或乳白色的斑点。

成熟的西瓜表皮有光泽，不会出现明显的瑕疵或裂纹。

2.敲击声：敲击西瓜可以通过声音来判断是否成熟。

成熟的西瓜会发出空心的响声，而不成熟的西瓜会发出沉闷的声音。

可以用手指击打西瓜两端或敲击瓜身，听到清脆的声音表示西瓜成熟度较高。

3.甜度判断：成熟的西瓜具有一定的甜度。

可以通过尝试来判断西瓜的甜度，如果口感甜美，且汁液丰富而甜蜜，那么表示西瓜成熟度较高。

4.瓜蒂颜色：观察西瓜的瓜蒂颜色也可以作为成熟度的判断指标。

成熟的西瓜瓜蒂通常会变为深黄色，而不成熟的西瓜瓜蒂为绿色。

因此，当瓜蒂颜色变为深黄色时，可以认为西瓜已经成熟。

5.尾部判断：观察西瓜尾部也可以协助判断其成熟度。

成熟的西瓜的尾部通常会有一片枯黄的斑点，而不成熟的西瓜尾部通常为绿色。

6.重量判断：成熟的西瓜相对较重。

可以通过手持西瓜来感受其重量，如果感觉比较重，那么表示西瓜成熟度较高。

7.形状判断：成熟的西瓜通常具有对称的形状，没有明显的肿胀或凹陷部分。

如果西瓜呈现均匀的外形，那么表示其成熟度较高。

8.皮色与果肉颜色对比：成熟的西瓜通常有明显的对比色。

可以观察西瓜切面的颜色，成熟的西瓜的果肉颜色通常会更加鲜艳。

如果果肉呈现浅红或粉红色，那么表示西瓜成熟度较高。

需要注意的是，以上的方法只能作为参考标准，因为不同品种的西瓜可能会有一些差异。

同时，这些方法也只是判断西瓜成熟度的经验方法，有时候可能不太准确。

最好的方法还是根据自己的经验和观察去判断西瓜的成熟度。

西瓜无损检测方法

一、有损检测
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

论文-利用超声检测西瓜的成熟度

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。

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。

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。

基于音频和近红外光谱融合技术的西瓜成熟度判别

（江苏大学食品与生物工程学院，农产品加工及贮藏工程实验室，镇江 212013）
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。

一种基于STM32的西瓜熟度快速检测仪及方法[发明专利]

专利名称：一种基于STM32的西瓜熟度快速检测仪及方法专利类型：发明专利
发明人：李建波
申请号：CN201811600625.6
申请日：20181226
公开号：CN109459499A
公开日：
20190312
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及农业检测技术领域，具体涉及一种基于STM32的西瓜熟度快速检测仪及方法，所述检测仪包括声音传感器、微控制器和显示设备，所述检测方法将声音传感器紧贴西瓜，微处理器准备采集声音数据；用橡胶锤敲击西瓜，声音传感器将西瓜声音转变为电信号；电信号经过微控制器的模数转换后变为数字信号，存储在微控制器存储单元；微控制器将数字信号从时域信息转化为频域信息；分析频域信息，从主频对应西瓜熟度的数字1‑9；将西瓜熟度数字送显示设备显示，显示设备采用一位数码管，本发明能将声音信号从时域转变为频域，获取到西瓜的振动频率，经过智能判断，得到西瓜的熟度，然后数码管显示，为西瓜田间收获、选购西瓜提供形象直观的数据支持。

申请人：广东机电职业技术学院
地址：510515 广东省广州市白云区同和蟾蜍石东路2号
国籍：CN
代理机构：广东广信君达律师事务所
代理人：杨晓松
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西瓜成熟度音频无损检测技术

西瓜成熟度音频无损检测技术肖珂;高冠东;滕桂法;张玉新;贾宇琛【摘要】为了满足采收前后对西瓜成熟度无损检测的需要,实现了在田间环境下通过音频功率谱峰值频率检测西瓜成熟度的方法.在信号预处理部分,提出了使用短时能量和过零率提取出打击信号的算法,能够准确判断打击信号的起止点,完整地提取出每次敲击西瓜的音频信号用于下一步处理,并滤除了录制音频中的微小干扰噪音.在检测成熟度部分,通过实验划分了不同成熟度下功率谱峰值频率区间范围,并用该划分的区间检测西瓜的成熟度.经验证,该方法达到了较高的检测准确度.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2009(031)008【总页数】4页(P150-152,155)【关键词】西瓜;成熟度;短时能量;过零率;功率谱峰值频率【作者】肖珂;高冠东;滕桂法;张玉新;贾宇琛【作者单位】河北农业大学,信息科学与技术学院,河北,保定,071001;河北农业大学,信息科学与技术学院,河北,保定,071001;河北农业大学,信息科学与技术学院,河北,保定,071001;河北农业大学,信息科学与技术学院,河北,保定,071001;河北农业大学,信息科学与技术学院,河北,保定,071001【正文语种】中文【中图分类】TP391.42;S1260 引言我国是西瓜生产大国，西瓜品质的无损检测技术一直是许多学者关注的问题，而利用农产品的声学特性对其品质进行无损检测和分级是近几十年来发展形成的新技术，也是国际上正在研究的热门课题。

它相对于近红外光谱分析、超声波和核磁共振等无损检测方法，具有设备简单、造价低廉及对于瓜类水果检测效果好的优点，因此国内外许多学者对此进行了大量的研究。

在国外，Clark发现声波通过西瓜的衰减时间与西瓜的硬度密切相关，并且衰减时间随着西瓜成熟度的提高而延长[1]。

Yamamoto等利用声激励测出了几种水果(包括西瓜)的固有频率，并证明水果的声学特性与杨氏模量、极限强度和硬度是显著相关的[2]。

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。

拍西瓜辨成熟度的原理

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拍西瓜辨成熟度的原理
作者：张志昊
来源：《科教新报》2019年第28期
又到了酷暑难耐的季节，清爽可口的西瓜成了夏季的“标配”。

通过拍击西瓜听声音，真的能判定西瓜的成熟度吗？这个看似简单的方式，又有怎样的原理？
; 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發生变化，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。

将西瓜视为一个具有弹性的多层结构球体，当人们敲击西瓜振动发声后，分析产生的音波信号可得出以下结果：未熟果在拍打的时候，其音波振幅达到最大，随后急剧衰减，呈不规则的衰减波形。

而适熟果和过熟果的最大振幅出现在拍打之后的某一时刻，其波形上下对称，呈有规律的衰减。

而音波的具象化体现就是振动和回声，所以敲击时声音较清脆的是生瓜，敲击声相对沉闷的是熟瓜。

简单来讲，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”响声的可能是熟瓜，发出“噗噗”响声的有可能是熟过头了的瓜。

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。

基于BMV特征的西瓜成熟度无损检测方法

基于BMV特征的西瓜成熟度无损检测方法
高冠东;滕桂法;肖珂;张晓茹
【期刊名称】《农业工程学报》
【年(卷),期】2010(026)008
【摘要】针对两瓜成熟度无损测定的难度较大这一问题,提出了一种基于音频响应频带幅值向量(BMV)特征的西瓜成熟度无损检测方法.搭建了一套简单的音频采集平台,检验了BMV音频特征与两瓜成熟度的相关性,并与4种已用于西瓜无损检测的音频特征进行了比较;测定了不同打击力度对音频响应和BMV的影响;使用PNN 算法对2个品种西瓜的BMV样本进行了成熟度检测.试验结果表明:经过音频特征间的比较,BMV与西瓜成熟度相关性最高,并且打击力度对特征的影响较小,整套算法对2个品种的成熟度检测准确度较高.
【总页数】5页(P326-330)
【作者】高冠东;滕桂法;肖珂;张晓茹
【作者单位】河北农业大学信息科学与技术学院,保定,071001;河北农业大学研究生学院,保定,071001;河北农业大学信息科学与技术学院,保定,071001;中央司法警官学院现代教育技术中心,保定,071000
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.42
【相关文献】
1.基于MEMS与单片机的西瓜成熟度无损检测系统的研究 [J], 沈蓉尔;韩玉杰;吴刚
2.基于音频特性的西瓜成熟度无损检测技术研究 [J], 张玉新;赵洋;陶佳
3.基于西瓜声学特性测定其成熟度 [J], 危艳君;饶秀勤;漆兵;林鹏鸟;李江波
4.基于MEMS的西瓜成熟度无损振动检测 [J], 涂文俊;张宇;耿涛;李晓;王薪淼
5.基于音频和近红外光谱融合技术的西瓜成熟度判别 [J], 邹小波;张俊俊;黄晓玮;郑开逸;吴胜斌;石吉勇
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js判断西瓜成熟度的声谱算法

js判断西瓜成熟度的声谱算法西瓜成熟度的声谱算法是一种利用声学特征来判断西瓜成熟度的方法。

声学特征是指通过声音信号的频谱分析得到的一系列参数，包括频率、振幅、相位等。

这些声学特征可以反映出西瓜的糖度、含水量、硬度等与成熟度相关的指标，因此可以通过分析声谱来判断西瓜的成熟度。

声谱算法的基本原理是通过对西瓜的声音信号进行频谱分析，提取特征参数，并建立成熟度与特征参数之间的映射关系。

下面将详细介绍声谱算法的步骤和关键技术。

1.数据采集声谱算法要求获取西瓜的声音信号，可以通过将传感器安装在西瓜表面或使用麦克风进行采集。

采集时需注意采样频率、采样时间和采样点数等参数的设置。

2.预处理声音信号采集后，需要对其进行预处理，包括降噪、滤波等操作。

降噪可以采用滑动平均、中值滤波等方法，以去除信号中的噪声成分。

滤波可以选用低通、高通或带通滤波器，以提取感兴趣的频段。

3.频谱分析预处理后的声音信号可以通过傅里叶变换等方法进行频谱分析。

傅里叶变换可以将信号从时域转换到频域，得到信号的频谱信息。

常用的傅里叶变换算法包括快速傅里叶变换(FFT)、离散傅里叶变换(DFT)等。

4.特征提取在频谱分析的基础上，需要提取与西瓜成熟度相关的特征参数。

常用的特征参数包括频率峰值、频率范围、峰值振幅、频率分布等。

这些特征参数可以反映出西瓜的甜度、饱满度、硬度等性质。

5.特征选择提取得到的特征参数可能包含了大量冗余信息，因此需要进行特征选择，选取与西瓜成熟度相关性最高的特征参数。

常用的特征选择方法包括信息增益、相关系数、主成分分析(PCA)等。

6.建立映射模型选取合适的特征参数后，需要建立成熟度与特征参数之间的映射模型。

可以使用传统的回归模型如线性回归、决策树回归等，也可以使用机器学习算法如支持向量机(SVM)、神经网络等。

7.模型训练与测试建立映射模型后，需要使用已知成熟度的西瓜样本训练模型，并使用测试样本对模型进行验证。

模型的预测精度和准确性是评估声谱算法性能的重要指标。