激光多普勒測振技術(shù)用于西瓜成熟度檢測的研究.pdf

1、成熟度是影響瓜果貯藏和貨架期間果實品質(zhì)的重要因素，也是影響消費者購買的主要因素之一。準確檢測瓜果的成熟度對于采后儲存、運輸、銷售和消費等環(huán)節(jié)都具有重要意義。目前日益興起的多種無損檢測技術(shù)為快速、無損、準確評定西瓜成熟度提供了強有力的技術(shù)支持。在眾多無損檢測技術(shù)中，基于聲學(xué)振動技術(shù)檢測西瓜成熟度受到了國內(nèi)外研究者的普遍關(guān)注。激光多普勒測振技術(shù)(LDV)是一種非接觸式的聲學(xué)振動技術(shù)，具有靈敏度高，動態(tài)響應(yīng)快，對橫向振動干擾不敏感等優(yōu)點，可以

2、準確測量瓜果組織的真實振動，從而對成熟度進行鑒別。本文以西瓜為研究對象，研究了激光多普勒測振技術(shù)檢測西瓜成熟度的方法，并探索了該技術(shù)檢測西瓜內(nèi)部空心的可行性。以下為本文的主要研究內(nèi)容和
　　結(jié)論:
　　(1)分析了所構(gòu)建的激光多普勒測振系統(tǒng)的重復(fù)性和測振參數(shù)對西瓜振動響應(yīng)信號的影響。差異系數(shù)(D)的統(tǒng)計結(jié)果表明，各試驗樣本的D值均小于50，所構(gòu)建的激光多普勒測振系統(tǒng)重復(fù)性較好。單因素實驗結(jié)果表明，在α=0.01水平上定加速度

3、和掃頻速率對西瓜振動響應(yīng)信號影響顯著，檢測點位置對西瓜振動響應(yīng)信號影響不顯著。有交互作用的正交實驗結(jié)果表明，2.5g加速度振幅、1000 Hz/min掃頻速率、陽面赤道檢測點為較優(yōu)的測振參數(shù)組合。
　　(2)分析了成熟度指標（糖度、有效酸度、果肉彈性模量和顏色）隨西瓜成熟度變化的規(guī)律。結(jié)果表明，隨著西瓜逐漸成熟，果肉的糖度逐漸增加，pH值和彈性模量先上升后下降。
　　(3)提取了西瓜振動響應(yīng)信號的特征參數(shù)，分析了振動特征參數(shù)

4、隨西瓜成熟度變化的規(guī)律。從西瓜振動響應(yīng)信號的幅度譜中，提取了12個振動特征參數(shù):第一、二、三共振頻率（f1、f2、f3），第一、二、三共振頻率處的幅值(A1、A2、A3)，第一、二、三剛度系數(shù)（S1=f12m，S2=f22m，S3=f32m），以及3個共振頻率比值（f21=f2/f1，f32=f3/f2，f31=f3/f1）。隨著西瓜逐漸成熟，f1、f2、f3均逐漸減小;未熟和適熟瓜A1、A2、A3的值高于過熟瓜;3個共振頻率比值f21

5、、f32和f31，逐漸增大;S1先增大后減小，而S2和S2逐漸增大。
　　(4)以提取的振動特征參數(shù)和樣本質(zhì)量(m)為自變量，用多元線性回歸(MLR)和偏最小二乘(PLSR)方法建立了各成熟度指標的定量檢測模型。結(jié)果表明:1）西瓜果肉糖度MLR模型的結(jié)果較優(yōu)，校正集相關(guān)系數(shù)(rc)為0.77，校正均方根誤差（RMSEC）為1.77°Brix，預(yù)測集相關(guān)系數(shù)（rp）為0.67，預(yù)測均方根誤差(RMSEP)為1.52°Brix。2)西

6、瓜果肉有效酸度PLSR模型的結(jié)果較優(yōu)，r、RMSEC、rp、RMSEP分別為0.59、0.33、0.54和0.34。3）對于西瓜果肉顏色和彈性模量，應(yīng)用MLR和PLSR方法建模的結(jié)果均不理想。
　　(5)以提取的振動特征參數(shù)和樣本質(zhì)量為自變量，用判別分析(DA)和支持向量機(SVM)方法建立了西瓜成熟度定性檢測模型。結(jié)果表明:西瓜成熟度DA和SVM模型的結(jié)果相似，未熟瓜預(yù)測集判別正確率均為88.2％，但是適成熟和過成熟西瓜的判別正