蘋果的食用性和經(jīng)濟價值與蘋果的內(nèi)在品質(zhì)有緊密聯(lián)系,蘋果的內(nèi)在品質(zhì)是蘋果質(zhì)量檢測的主要指標,是消費者選擇蘋果的重要參考依據(jù),硬度對蘋果采后品質(zhì)的檢測分級具有重要影響。因此研究蘋果的硬度預(yù)測方法對于其生產(chǎn)、收獲、加工等相關(guān)過程具有重要意義。蘋果的硬度評價方法包括感官評價和客觀評價兩類。由于感官評價易受主觀因素的影響,存在一定缺陷,現(xiàn)有客觀評價方法主要是破壞性檢驗,對蘋果傷害較大,效率較低。且因此尋求蘋果硬度的快速無損檢測方法具有十分重要的意義。本文選用紅富士蘋果作為研究對象,基于聲學(xué)特性對蘋果硬度進行預(yù)測。研究過程中對聲音信號進行預(yù)處理及快速傅里葉變換和功率譜分析等方法,提取相應(yīng)的時域、頻域特征,分析聲音信號特征與蘋果硬度的相關(guān)性。同時建立基于聲學(xué)特性的蘋果硬度預(yù)測模型。該研究可以為聲音信號技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)地評價方面的應(yīng)用提供支撐,為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量無損檢測提供一種新方法。本文主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)本文首先分析了基于聲學(xué)特性的蘋果硬度預(yù)測原理。農(nóng)產(chǎn)品的聲學(xué)特性隨農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)部組織變化而變化,同一種類而內(nèi)部品質(zhì)不同的農(nóng)產(chǎn)品其聲學(xué)特性往往也存在差異,根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品的聲學(xué)特性即可判斷其品質(zhì)如何。因此聲學(xué)技術(shù)可應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品硬度無損檢測與分級的研究。(2)根據(jù)聲學(xué)檢測原理和蘋果本身物理特性,設(shè)計制作蘋果硬度檢測裝置,該裝置可以采集蘋果硬度預(yù)測的聲音信號,同時可以調(diào)節(jié)擊打板與擊打軸的相對位置以適應(yīng)不同尺寸的蘋果硬度檢測。確定了聲音信號傳感器的最佳位置,以及檢測擊打力度等。(3)確定了蘋果硬度預(yù)測聲音信號的采集與分析方法。利用試驗裝置對蘋果進行擊打,由聲音信號傳感器采集檢測時的聲音信號,對聲音信號進行預(yù)處理,利用快速傅里葉變換對信號進行時頻轉(zhuǎn)換。提取了聲音信號特征,包括:最大振幅、幅值差、波形對稱度、共振頻率、功率譜峰值、時域均值、時域標準差、時域信號能量、頻域均值、頻域均方根、頻域方差、頻域標準差、頻域信號能量、重心頻率、頻率方差信號長度、總功率、功率譜能量最大值、時域有效值等。并對特征值與硬度進行相關(guān)性分析。(4)對基于聲學(xué)特性的蘋果硬度預(yù)測模型進行了構(gòu)建及驗證。采用逐步回歸方法對提取的特征值建立多元線性回歸蘋果硬度預(yù)測模型,并隨機選取10個硬度不同的蘋果樣本進行預(yù)測,驗證模型平均準確率為78.14%。分別建立基于主成分分析的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)蘋果硬度預(yù)測模型、基于逐步回歸的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)蘋果硬度預(yù)測模型和基于全部特征的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬度預(yù)測模型。用選取10個蘋果樣本對模型進行分別驗證,經(jīng)驗證三個模型平均誤差分別為75.14%、92.06%、73.96%。對比四個預(yù)測模型得出結(jié)論:基于逐步回歸的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)蘋果硬度預(yù)測模型平均準確率最高,預(yù)測硬度變化趨勢與實際蘋果硬度變化趨勢最為接近,為最優(yōu)模型。設(shè)計制作了適用于多場合、多品種蘋果的基于聲學(xué)特性的蘋果硬度預(yù)測信號發(fā)生與采集裝置;研究分析了聲學(xué)特性與蘋果硬度的關(guān)系,并建立基于聲學(xué)特性的蘋果硬度預(yù)測數(shù)學(xué)模型;實現(xiàn)了蘋果硬度快速無損檢測。實現(xiàn)了聲學(xué)無損檢測技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品方面的應(yīng)用。為檢驗蘋果品質(zhì)更好完成蘋果采后精準快速分級提供技術(shù)支撐。
【學(xué)位單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O429;S661.1
【部分圖文】：

還關(guān)系到擴大國內(nèi)需求和我國經(jīng)濟的持續(xù)增長，是關(guān)系全局經(jīng)過多年努力，我國農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)取得了長足發(fā)展，然而產(chǎn)業(yè)大而不強、不全面的問題依然比較突出，在滿足城鄉(xiāng)居民對美好生活的需求方面還有加快農(nóng)業(yè)機械化進程，促進農(nóng)機工業(yè)的快速發(fā)展，對于改善農(nóng)業(yè)裝備條件產(chǎn)水平，增強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綜合能力，帶動鄉(xiāng)村消費，具有十分重要的意義。術(shù)創(chuàng)新、組織創(chuàng)新和制度創(chuàng)新，實行農(nóng)機、農(nóng)藝和農(nóng)業(yè)經(jīng)營方式相結(jié)合的強農(nóng)機服務(wù)體系建設(shè)和農(nóng)機現(xiàn)代流通體系等方面的建設(shè)，全面提升農(nóng)業(yè)機農(nóng)機產(chǎn)品質(zhì)量。我國正在脫離高速增長階段進而轉(zhuǎn)入發(fā)展速度相對較慢的段，目前正處在發(fā)展方式尋求轉(zhuǎn)變、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)尚需調(diào)整、增長動能亟待轉(zhuǎn)。為助力加工業(yè)快速轉(zhuǎn)型升級盡早實現(xiàn)高質(zhì)量健康發(fā)展，改善我國農(nóng)產(chǎn)品提高農(nóng)產(chǎn)品加工行業(yè)實力，具有十分重要的意義。同時，對調(diào)整農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)農(nóng)民收入的持續(xù)穩(wěn)定增長，提高農(nóng)民生活水平和生活質(zhì)量進而實現(xiàn)社會量發(fā)展也具有重大意義。

足蘋果的生長條件。蘋果生長周期大約需 1000-1600 單位熱量。晝夜溫差大，和足夠的的光照輻射為蘋果的優(yōu)秀品質(zhì)提供保大小因蘋果品種而異。喜光照，對土壤適應(yīng)性較強。適于土層深富含有機質(zhì)、心土為通氣排水良好的沙質(zhì)土壤（王慧英，2011），中國栽培面積和產(chǎn)量最大，其次主要生產(chǎn)國家和地區(qū)有歐盟（趙德英等，2016）。中國是蘋果生產(chǎn)大國，產(chǎn)量占世界蘋果總產(chǎn)，2001）。中國蘋果種植分布在 20 多個省份，種植面積較廣，、河南、甘肅、遼寧、河北、新疆為主，品種較多分別有早熟品種：嘎啦、摩里士；晚熟品種：富士、秦冠等。蘋果在水果中是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚乃�。蘋果營養(yǎng)價值較高，果維生素等營養(yǎng)物質(zhì)的含量也很高。蘋果中的果糖和纖維在保持人顯，長期食用蘋果可有效降低血脂，對人體健康有很多益處。

圖 1-3 2013-2017 年我國七大百萬噸級蘋果產(chǎn)區(qū) （萬噸）Fig.1-3 2013-2017 China's seven million-ton apple-producing areas (10，000 tons)今經(jīng)濟和科技條件下，人民生活水平和生活質(zhì)量大幅提升，果蔬產(chǎn)品的培昔比，新技術(shù)不斷被應(yīng)用于果蔬產(chǎn)品的培育，反季節(jié)果蔬產(chǎn)品屢見不鮮，吃到酸甜可口的新鮮蘋果。隨著技術(shù)的進步，蘋果的品種越來越多樣化，到了很大的發(fā)展，從前根據(jù)人為評估蘋果質(zhì)量的方法很難適應(yīng)現(xiàn)在蘋果生要，而且由于蘋果有很高的含水量和較強的呼吸作用，以及在生長過程中的影響，從而可能導(dǎo)致采摘后的病害，因此不易保鮮貯藏，而且這種評價觀性。所以，精準、高效的內(nèi)部品質(zhì)無損檢測技術(shù)對蘋果適期采收，以及、運輸、加工、銷售等各個環(huán)節(jié)都具有重大的意義。組數(shù)據(jù)表明：水果在采后的包裝、運輸及加工等環(huán)節(jié)中會有高達 30%的損以下兩個主要因素：一是不同成熟度及部分病害果的摻雜，二是在采后工可避免的碰撞而受到的機械損傷。如果能夠根據(jù)蘋果的物理特性來進行評

【參考文獻】

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7 王f膛

本文編號：2827388