激光多普勒測(cè)振技術(shù)用于西瓜成熟度檢測(cè)的研究.pdf

1、成熟度是影響瓜果貯藏和貨架期間果實(shí)品質(zhì)的重要因素，也是影響消費(fèi)者購(gòu)買的主要因素之一。準(zhǔn)確檢測(cè)瓜果的成熟度對(duì)于采后儲(chǔ)存、運(yùn)輸、銷售和消費(fèi)等環(huán)節(jié)都具有重要意義。目前日益興起的多種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)為快速、無(wú)損、準(zhǔn)確評(píng)定西瓜成熟度提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。在眾多無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中，基于聲學(xué)振動(dòng)技術(shù)檢測(cè)西瓜成熟度受到了國(guó)內(nèi)外研究者的普遍關(guān)注。激光多普勒測(cè)振技術(shù)(LDV)是一種非接觸式的聲學(xué)振動(dòng)技術(shù)，具有靈敏度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，對(duì)橫向振動(dòng)干擾不敏感等優(yōu)點(diǎn)，可以

2、準(zhǔn)確測(cè)量瓜果組織的真實(shí)振動(dòng)，從而對(duì)成熟度進(jìn)行鑒別。本文以西瓜為研究對(duì)象，研究了激光多普勒測(cè)振技術(shù)檢測(cè)西瓜成熟度的方法，并探索了該技術(shù)檢測(cè)西瓜內(nèi)部空心的可行性。以下為本文的主要研究?jī)?nèi)容和
　　結(jié)論:
　　(1)分析了所構(gòu)建的激光多普勒測(cè)振系統(tǒng)的重復(fù)性和測(cè)振參數(shù)對(duì)西瓜振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的影響。差異系數(shù)(D)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，各試驗(yàn)樣本的D值均小于50，所構(gòu)建的激光多普勒測(cè)振系統(tǒng)重復(fù)性較好。單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在α=0.01水平上定加速度

3、和掃頻速率對(duì)西瓜振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)影響顯著，檢測(cè)點(diǎn)位置對(duì)西瓜振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)影響不顯著。有交互作用的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，2.5g加速度振幅、1000 Hz/min掃頻速率、陽(yáng)面赤道檢測(cè)點(diǎn)為較優(yōu)的測(cè)振參數(shù)組合。
　　(2)分析了成熟度指標(biāo)（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(dòng)響應(yīng)信號(hào)的特征參數(shù)，分析了振動(dòng)特征參數(shù)

4、隨西瓜成熟度變化的規(guī)律。從西瓜振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的幅度譜中，提取了12個(gè)振動(dòng)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(gè)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(gè)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(dòng)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(biāo)的定量檢測(cè)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(cè)集相關(guān)系數(shù)（rp）為0.67，預(yù)測(cè)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(duì)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(dòng)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(jī)(SVM)方法建立了西瓜成熟度定性檢測(cè)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(cè)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