番茄果實(shí)的基礎(chǔ)物理特征及力學(xué)性質(zhì)的研究與應(yīng)用探討.pdf

1、農(nóng)產(chǎn)品的許多品質(zhì)、品種特性可以用它的基礎(chǔ)物理特征、力學(xué)流變學(xué)性質(zhì)來(lái)表示。本文選取八個(gè)品種的番茄果實(shí)，由機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)獲取番茄果實(shí)的圖像，研究其基礎(chǔ)物理特征；由力學(xué)試驗(yàn)機(jī)及自行研制的蠕變?cè)囼?yàn)系統(tǒng)獲取果實(shí)的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，研究番茄果實(shí)的力學(xué)流變學(xué)性質(zhì)。并研究其在品種分類(lèi)和成熟度分級(jí)等方面的應(yīng)用?！　∈紫妊芯苛朔压麑?shí)圖像的預(yù)處理方法，解決了有效去除了番茄果實(shí)鏡面反射的影響和支撐物與果實(shí)的分離等難點(diǎn)問(wèn)題。　　由圖像分析提取果實(shí)的寬、高、面積等

2、尺寸，計(jì)算了果實(shí)的高寬比、球形度、圓形度等形狀指數(shù)；可用于品種分類(lèi)；采用傅里葉分析法，對(duì)各品種番茄果實(shí)的形狀作有效、快速、多信息、高精度的描述提取的形狀系數(shù)，并用圖像邊緣曲線頻譜中前6個(gè)分量，與尺寸、形狀指數(shù)等共10個(gè)形狀參數(shù)作為品種間識(shí)別的特征參數(shù)，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行種間分類(lèi)，獲得了很好的識(shí)別效果，正確率達(dá)88.3％。　　采用HSI顏色模型研究番茄果實(shí)的顏色特性，以色度均值作為顏色指標(biāo)，給出了各品種番茄果實(shí)的顏色特性的客觀數(shù)量描述

3、；研究了不同成熟度果實(shí)的色度變化，并由對(duì)同一品種不同成熟度果實(shí)的色度與果實(shí)酸量間的關(guān)系得到驗(yàn)證；選擇同一品種不同成熟度番茄果實(shí)色度直方圖的離散均值共8個(gè)參數(shù)作為輸入變量，選擇8-13-4結(jié)構(gòu)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為番茄果實(shí)成熟度分級(jí)的分類(lèi)器，進(jìn)行訓(xùn)練及分級(jí)，正確率達(dá)95％。　　研究了番茄的力學(xué)流變學(xué)特性：研制了蠕變?cè)囼?yàn)裝置，配置了蠕變特性測(cè)量系統(tǒng)；應(yīng)用赫茲接觸理論導(dǎo)出了番茄擠壓方程、接觸處上的應(yīng)力分布及番茄果實(shí)的壓縮彈性模量；建立了番茄果實(shí)的

4、三單元Maxwell應(yīng)力松弛模型，并用Z變換法識(shí)別了松弛特性參數(shù)；建立了果實(shí)的四元件Burgers蠕變模型，，給出了擬合蠕變特性參數(shù)的算法。并通過(guò)試驗(yàn)研究了番茄果實(shí)的壓縮力學(xué)特性、應(yīng)力松弛特性及蠕變特性，獲得了彈性模量、壓縮破壞能、壓縮破壞應(yīng)力、應(yīng)力松弛特性指標(biāo)如：Maxwell單元個(gè)數(shù)、松弛模量、松弛時(shí)間，以及蠕變特性指標(biāo)如Kelvin單元個(gè)數(shù)、延遲模量、延遲時(shí)間等參數(shù)。研究了對(duì)不同成熟度番茄果實(shí)的擠壓特性、應(yīng)力松弛與蠕變特性，獲得了

5、部分力學(xué)指標(biāo)隨成熟度變化的規(guī)律。發(fā)現(xiàn)，成熟度對(duì)各力學(xué)——流變學(xué)特性指標(biāo)影響顯著，其中彈性模量、破壞力、第一松弛分量、第一延遲模量對(duì)成熟度較為敏感，首次研究了由色度角表示的成熟度與果實(shí)彈性模量的關(guān)系。　　番茄果實(shí)在收獲、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中多次受到長(zhǎng)時(shí)間擠壓載荷的作用，本論文研究成果可應(yīng)用于預(yù)測(cè)和控制番茄果實(shí)的機(jī)械損傷，為番茄的機(jī)械化生產(chǎn)、采摘、運(yùn)輸、加工、儲(chǔ)藏、品種培育、質(zhì)量控制、品質(zhì)分析等提供物理性質(zhì)方面基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)，對(duì)提高產(chǎn)品的質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)