赫姆霍茲共振測量體積及其用于西瓜內(nèi)部空心檢測的系統(tǒng)研究.pdf

1、我國是西瓜生產(chǎn)與消費(fèi)大國，西瓜品質(zhì)的檢測與分級具有廣闊的市場前景。在水果品質(zhì)檢測中，由于獲取西瓜體積方法費(fèi)時、費(fèi)力，鮮有以體積及密度預(yù)測西瓜品質(zhì)的報道。
　　本文以西瓜為研究對象，結(jié)合赫姆霍茲共振技術(shù)和化學(xué)計量學(xué)相關(guān)知識，對檢測西瓜體積及內(nèi)部空心的裝置與方法展開了研究。
　　主要研究內(nèi)容、結(jié)果和結(jié)論如下:
　　(1)搭建了赫姆霍茲共振試驗臺用于西瓜體積檢測。通過原理分析和預(yù)實驗搭建了用于西瓜體積檢測的赫姆霍茲共振系統(tǒng)。

2、此檢測系統(tǒng)包括聲波發(fā)生器、共振腔、INV9206傳感器、揚(yáng)聲器、放大器、NIUSB-4431型數(shù)據(jù)采集卡、計算機(jī)及相關(guān)軟件。
　　(2)探索了赫姆霍茲共振試驗系統(tǒng)檢測西瓜體積的較優(yōu)參數(shù)和西瓜體積預(yù)測的可行性。通過單因素試驗和正交試驗發(fā)現(xiàn)在以下試驗參數(shù)條件下:揚(yáng)聲器距離頸口高度為120mm，麥克風(fēng)進(jìn)入頸口深度為220mm，采樣時間未10s時試驗系統(tǒng)效果較優(yōu)。對65個西瓜體積預(yù)測結(jié)果表明:建模集（47個）檢測值和真實值決定系數(shù)達(dá)到0.

3、9655;預(yù)測集（18個）預(yù)測值與真實值的決定系數(shù)達(dá)到了0.9568，且72.2％的西瓜體積預(yù)測相對誤差達(dá)到7％以下。
　　(3)通過對176個西瓜的試驗探索，進(jìn)一步建立了共振頻率與體積的多種回歸模型（線性、二次方、負(fù)二次方），結(jié)果顯示負(fù)二次方體積預(yù)測模型結(jié)果最好，體積預(yù)測的相對誤差為5.232％。通過西瓜實際密度與空心的分布圖可見，當(dāng)西瓜密度小于0.925g/cm3時，開始出現(xiàn)空心，且密度小于0.877g/cm3后，西瓜密度越小

4、，空心越大。分別使用二元Logistic、支持向量機(jī)兩種判別方法對西瓜是否空心進(jìn)行判別，結(jié)果表明:二元Logistic判別分析方法在負(fù)二次體積建模下的空心判別正確率最高，可達(dá)82.5％。
　　(4)設(shè)計了一套可用于西瓜密度在線檢測的裝置，包括檢測系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。檢測系統(tǒng)包括重力檢測單元和體積檢測單元;輸送系統(tǒng)通過倍速鏈、阻擋器、接近開關(guān)等實現(xiàn)西瓜的傳送;控制系統(tǒng)通過控制接近開關(guān)、阻擋器、氣動控制閥、電機(jī)等來實現(xiàn)在線傳輸與