基于聲學(xué)特性的裂穎雜交水稻種子檢測方法研究.pdf

1、雜交水稻種子在成熟過程中不可避免地會產(chǎn)生稻殼的裂穎，種子產(chǎn)生裂穎后影響發(fā)芽性能和秧苗品質(zhì)，因此如何利用裂穎水稻種子與正常水稻種子物理特性差異把兩者區(qū)分開來，成為解決裂穎水稻種子種用性能降低的有效途徑。本文的研究目的是探索一種利用雜交水稻種子碰撞聲學(xué)特性對裂穎雜交水稻種子進(jìn)行檢測的方法。
　　本文首先探索裂穎水稻種子的聲學(xué)檢測方法。正常雜交水稻種子穎殼能夠完好的包裹著內(nèi)核，而裂穎種子的穎殼開裂，這個物理性質(zhì)的差異將導(dǎo)致正常雜交水稻種

2、子和裂穎雜交水稻種子在下落撞擊到碰撞板時會產(chǎn)生不同的聲音信號。根據(jù)聲學(xué)檢測原理和水稻種子物理特性，研制了裂穎水稻種子聲學(xué)檢測裝置，該裝置能夠達(dá)到調(diào)節(jié)種子下落高度、聲音傳感器與傾斜碰撞玻璃板之間距離，同時可更換碰撞板，外界噪聲對聲音傳感器影響小。對正常雜交水稻種子和裂穎雜交水稻種子聲學(xué)特性進(jìn)行測試實驗，結(jié)果表明，正常雜交水稻種子撞擊玻璃板后其產(chǎn)生的電壓幅值普遍高于裂穎雜交水稻種子，當(dāng)下落高度H為150mm，聲音傳感器與傾斜碰撞玻璃板之間距

3、離h為20mm時試驗效果最佳，對新兩優(yōu)6380雜交水稻種子的綜合識別率達(dá)到88％，兩優(yōu)6326雜交水稻種子的綜合識別率達(dá)到92％。在最優(yōu)工作條件下正常雜交水稻種子和裂穎雜交水稻種子平均識別率分別達(dá)到92％、90.67％。討論了不同的碰撞板的識別效果，碰撞板分別為玻璃板、0.5mm厚金屬板、1mm厚金屬板，其中以玻璃板的識別效果最佳。
　　其次，通過聲音傳感器采集正常和裂穎雜交水稻種子的碰撞聲學(xué)信號，對聲學(xué)信號在時域和頻域進(jìn)行信號處

4、理，確定區(qū)分正常和裂穎雜交水稻種子的顯著因子分別為:最大電壓幅值、短時能量峰值、短時平均幅度峰值、功率譜密度、功率譜密度最小值。
　　最后，根據(jù)確定的顯著因子，運用MATLAB構(gòu)建基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別判斷模型，并依據(jù)該判別模型識別正常和裂穎雜交水稻種子。
　　該判別模型對5個品種的雜交水稻的正常和裂穎種子實現(xiàn)了有效的區(qū)分。針對每個雜交水稻品種樣本所構(gòu)建的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別模型的識別效果是比較好的:對兩優(yōu)108、Y兩優(yōu)900、兩

5、優(yōu)6326、新兩優(yōu)6380、鎮(zhèn)秈優(yōu)184的綜合識別正確率達(dá)到95.2％、91.6％、93.7％、92.5％、90.8％。針對每個雜交水稻品種的非樣本的檢測效果也較好，其中對兩優(yōu)108、Y兩優(yōu)900、鎮(zhèn)秈優(yōu)184的識別總正確率為94％，對新兩優(yōu)6380、兩優(yōu)6326識別總正確率為92％、88％。試驗發(fā)現(xiàn)所構(gòu)建的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別模型比單一的依靠電壓幅值來區(qū)分正常和裂穎雜交水稻種子的綜合識別率提高了2％。
　　本研究說明能夠利用雜交水稻