[发明专利]基于振动声音信号对地瓜质量评价的方法

说明书

本发明公开了一种基于振动声音信号对地瓜质量评价的方法，其中，地瓜水分模型为Y1(％)＝‑0.149X11+2.666X12‑0.593X13+20.599X14+67.721；地瓜总糖模型为Y2(％)＝‑1.753X21‑0.032X22‑0.705X23+71.698；地瓜直链淀粉模型为Y3(％)＝2.980X31‑0.167X32+32.149地瓜支链淀粉模型为Y4(％)＝2.122X41‑0.685X42‑0.001X43+0.414X44+29.332。本发明通过振动声音信号的时频特征值建立的多元线性回归模型对地瓜质量评价进行判定，为食品质量评价手段提供新方法。

技术领域

本发明涉及农产品的无损检测领域，具体涉及一种基于振动声音信号对地瓜质量评价的方法。

背景技术

农产品的品质指标，是反映其质量等级的主要参考依据。目前，农产品流通领域中多采用传统化学方法，对农产品的水分、淀粉、果胶、总糖等品质指标进行检测、分级，耗时费力，成本较高。近年来也出现了一些非破坏性产品检测技术，如红外光谱、X射线、核磁共振检测、声学技术检测方法等，但多由于操作繁琐、所需仪器昂贵、维护费用高、携带不方便等因素，难以实现农产品的品质检测。其中，声学技术具备快速、成本低、环保等优势，是较为科学、有效的手段，结合声成像、非声发射、超声显微镜、次声等声学技术，可在医疗、机械、汽车等研究领域实现无损检测。利用食品的声学特性对其品质进行分级及检测是近30年来才发展起来的新技术，国内外学者的相关研究为此项技术在食品检测中的应用奠定了一定的基础。大量研究证实，利用声学技术可以实现食品脆性、硬度等质地指标的检测。Zdunek A等研究学者利用声学技术实现了苹果脆度、硬度的检测，通过将声音信号判定苹果的脆性与由专家组成的评定小组进行感官评价进行对比分析，结果表明声学检测方法对苹果的脆度、硬度判定与专家组成的评定小组较为一致，充分证明了声学技术可以用于食品的脆度、硬度等质地特性测定。利用配有配有压电传感器的声振系统，对薯条进行声学检测，对19个频段的振动信号进行采集、处理，计算每个频域的质地指数(TI)，结果证明超过1600Hz的TI指数有效反应了薯条脆度的好坏^[4]。Takashi Ikeda利用西瓜表面的弹性波速度，对西瓜的硬度进行预测，研究发现弹性波速度与感官硬度有较好的相关性，当西瓜的贮藏时间延长10天后，弹性波的速度下降10％。Hui Zhang利用胶锤以15N大小的力，敲击不规则形状梨的赤道及轴肩位置，收集两位置共振频率，发现两者与梨的硬度高度相关，并实现了梨硬度的无损预测。

目前多采用化学分析法，对贮藏过程中的食品进行检测，操作复杂，费时费力。为此很多研究学者开始尝试利用声学技术对农产品采后贮藏条件、农产品品质变化进行相关研究。农产品贮藏过程中，水分变化是较为显著的指标。李广超在进行小麦水分声学测定方法研究时，通过线性回归技术、BP神经网络算法建立了小麦水分含量声学预测模型，得出了不同品种和同种品种的最佳预测模型，证明了利用声学技术测定小麦水分含量是可行的。孙永海等人利用声音采集系统，采集玉米籽粒流从高处落到相同状态玉米堆时发出的撞击声音信号，并对声音信号进行去噪处理，提取声波信号强度、功率谱能量、谱峰值等特征参数，研究各特征参数与玉米水分含量之间的关系，结果表明以上特征参数能够准确对玉米籽粒含水量进行预测。弯艳玲利用力学信号与声音信号技术，分别提取力学、声学相关特征参数，应用神经网络构建模型，对玉米含水量进行预测，结果表明利用力、声综合特征参数构建的模型预测效果较好。