牛奶質(zhì)量超聲檢測基礎(chǔ)理論及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、超聲波檢測技術(shù)作為一種綠色檢測技術(shù)已經(jīng)在生命醫(yī)學(xué)、疾病診斷、石油化工、食品、環(huán)境監(jiān)測、材料分析等領(lǐng)域得到成功應(yīng)用，取得舉世矚目的成就。在液體成分分析領(lǐng)域也有許多成功應(yīng)用案例。超聲波檢測技術(shù)在牛奶質(zhì)量檢測中也具有突出優(yōu)勢和良好發(fā)展前景，但是至今還未很好地滿足牛奶質(zhì)量檢測的生產(chǎn)實(shí)際的需要，主要原因在于對“牛奶聲學(xué)”研究的不足，包括超聲波與牛奶的相互作用機(jī)制以及超聲波在牛奶中傳輸?shù)难芯俊１疚牟扇±碚摲治雠c實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，就牛奶質(zhì)量超聲檢

2、測的作用機(jī)理和測量影響因素展開深入研究。建立了符合超聲波與牛奶實(shí)際作用過程的聲學(xué)模型，解決了牛奶質(zhì)量超聲檢測的理論難題。研究了溫度變化對牛奶測量的影響機(jī)理，分析了現(xiàn)有解決溫度影響方法的特點(diǎn)，提出了“溫度動態(tài)測量法”，并針對基于這種測量方法的建模方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究，解決了牛奶質(zhì)量超聲檢測的應(yīng)用瓶頸。具體內(nèi)容包括： 1.從超聲波在理想液體中傳輸滿足的三個(gè)基本方程出發(fā)，推導(dǎo)出超聲波在牛奶這種多元液體中傳播的聲速模型；在綜合Stokes

3、經(jīng)典吸收理論和Kirchhoff理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合牛奶的特性，給出牛奶對超聲波吸收衰減模型；在經(jīng)典散射模型的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出適合牛奶這一具體對象的散射衰減模型，從理論上理清了超聲波在牛奶中的傳輸特性和超聲波與牛奶相互作用機(jī)理。通過實(shí)驗(yàn)對牛奶脂肪、蛋白質(zhì)的超聲特性進(jìn)行了研究，驗(yàn)證了聲速模型、衰減模型的正確性。 2.系統(tǒng)分析了牛奶超聲測量的關(guān)鍵影響因素——溫度問題。研究了溫度變化對牛奶超聲測量的影響機(jī)理，通過實(shí)驗(yàn)確定了溫度對超聲測量影

4、響程度，得出溫度變化0.1℃對牛奶聲速和衰減系數(shù)的影響相當(dāng)于牛奶中脂肪質(zhì)量百分比濃度改變0.1％或蛋白質(zhì)濃度改變0.15％的影響，所以要想使脂肪和蛋白質(zhì)的測量絕對誤差小于0.1％和0.15％，溫度的控制或檢測精度高于0.1℃的結(jié)論。為了減小溫度對超聲測量的影響，提出了“溫度動態(tài)測量法”。 3.將化學(xué)計(jì)量學(xué)方法引入到牛奶成分測量的建模方法中，通過系統(tǒng)分析優(yōu)選偏最小二乘線性回歸算法作為建立超聲參量、溫度與牛奶成分濃度之間關(guān)聯(lián)模型的算