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)與消費大國，西瓜品質的檢測與分級具有廣闊的市場前景。在水果品質檢測中，由于獲取西瓜體積方法費時、費力，鮮有以體積及密度預測西瓜品質的報道。
　　本文以西瓜為研究對象，結合赫姆霍茲共振技術和化學計量學相關知識，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、結果和結論如下:
　　(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、揚聲器、放大器、NIUSB-4431型數(shù)據(jù)采集卡、計算機及相關軟件。
　　(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:揚聲器距離頸口高度為120mm，麥克風進入頸口深度為220mm，采樣時間未10s時試驗系統(tǒng)效果較優(yōu)。對65個西瓜體積預測結果表明:建模集（47個）檢測值和真實值決定系數(shù)達到0.

3、9655;預測集（18個）預測值與真實值的決定系數(shù)達到了0.9568，且72.2％的西瓜體積預測相對誤差達到7％以下。
　　(3)通過對176個西瓜的試驗探索，進一步建立了共振頻率與體積的多種回歸模型（線性、二次方、負二次方），結果顯示負二次方體積預測模型結果最好，體積預測的相對誤差為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、支持向量機兩種判別方法對西瓜是否空心進行判別，結果表明:二元Logistic判別分析方法在負二次體積建模下的空心判別正確率最高，可達82.5％。
　　(4)設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、接近開關等實現(xiàn)西瓜的傳送;控制系統(tǒng)通過控制接近開關、阻擋器、氣動控制閥、電機等來實現(xiàn)在線傳輸與