西瓜成熟度和內(nèi)部空心的聲學(xué)檢測技術(shù)及裝置研究.pdf

1、中國的西瓜產(chǎn)量和種植面積居世界第一，但出口量卻不到產(chǎn)量的1％，主要是由于西瓜產(chǎn)后檢測和處理的手段落后，導(dǎo)致西瓜商品化程度較低。西瓜的適時(shí)采收及成熟度判定過于依賴瓜農(nóng)的經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致市面上西瓜品質(zhì)良莠不齊。隨著西瓜的成熟，西瓜的質(zhì)地屬性隨之變化，利用聲學(xué)技術(shù)檢測西瓜力學(xué)和結(jié)構(gòu)特性的變化，判斷西瓜的成熟度，有利于提高瓜農(nóng)收入，滿足消費(fèi)者對(duì)西瓜品質(zhì)的消費(fèi)需求，擴(kuò)大西瓜的對(duì)外出口。
　　論文研制了聲學(xué)檢測裝置和聲學(xué)參數(shù)分析軟件，提取了麒麟瓜聲

2、學(xué)特征參數(shù)，對(duì)西瓜成熟度進(jìn)行了預(yù)測，并按照西瓜成熟度進(jìn)行分類及空心瓜鑒別，取得如下結(jié)論:
　　(1)針對(duì)影響西瓜聲學(xué)頻譜的敲擊裝置部件開展了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明敲擊球和托盤的彈性模量越大，對(duì)聲學(xué)頻譜的影響越小，敲擊力對(duì)聲學(xué)頻譜基本無影響，采集聲學(xué)信號(hào)時(shí)需沿赤道多點(diǎn)敲擊，但單個(gè)位置敲擊一次即可準(zhǔn)確獲取該點(diǎn)的聲學(xué)特征。
　　(2)利用短時(shí)雙門限法對(duì)敲擊信號(hào)進(jìn)行端點(diǎn)檢測，結(jié)合線性預(yù)測殘差法和數(shù)字濾波器對(duì)信號(hào)中包含的噪聲和毛刺進(jìn)行進(jìn)一

3、步濾除，使敲擊信號(hào)的信噪比提高了47％。
　　(3)提出聲學(xué)特征參數(shù)一階矩指數(shù)(MI1)和二階矩指數(shù)(MI2)，解決了聲學(xué)頻譜中共振峰分裂為幅度和位置相近的兩個(gè)共振峰造成聲學(xué)特征難以提取的問題。將這兩個(gè)參數(shù)結(jié)合傳統(tǒng)聲學(xué)參數(shù)f2m2/3、f2m，采用線性回歸法、多項(xiàng)式回歸法、逐步多元線性回歸法、主成分回歸法和遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)力-形變曲線的斜率進(jìn)行了預(yù)測，結(jié)果表明逐步多元回歸模型性能最優(yōu)。
　　(4)采用LDA法、KNN法、神經(jīng)網(wǎng)

4、絡(luò)技術(shù)和LS-SVM算法，以MI1、 MI2為聲學(xué)特征對(duì)未熟、成熟和過熟三種西瓜進(jìn)行了分類，結(jié)果表明LS-SVM分類器性能最佳。
　　(5)采用LDA法、KNN法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、LS-SVM算法和經(jīng)驗(yàn)閾值法以MI1、MI2和能量比Er為特征參數(shù)對(duì)不均衡樣本進(jìn)行空心瓜鑒別，結(jié)果表明LS-SVM分類器的性能最佳。
　　論文的創(chuàng)新點(diǎn):
　　(1)針對(duì)聲音預(yù)處理算法對(duì)信號(hào)特征的影響，采用短時(shí)雙門限端點(diǎn)檢測法進(jìn)行端點(diǎn)提取，結(jié)合線