實驗名稱：高壓放大器基于聲振響應法(fa)的香梨(li)硬度無損檢測

實(shi)驗(yan)目(mu)的：使(shi)用無損檢(jian)測的方法檢(jian)測判別香梨內部品質(zhi)的差異(yi)

試驗設備：

香梨、試(shi)驗臺架、壓(ya)電梁式(shi)傳感器、ATA-2041高壓放大器、振動(dong)控制與動(dong)態(tai)信號(hao)采(cai)集分析(xi)儀、計算(suan)機等組成。

實驗內(nei)容：

該研究搭(da)建了由壓電梁式傳感器(qi)進行信號激勵和感測(ce)的檢(jian)測(ce)裝置，分析(xi)了裝置信號檢(jian)測(ce)的穩定(ding)性，提(ti)取了香梨(li)共振頻率和聲速并(bing)進行香梨(li)硬(ying)度評估，然(ran)后將這(zhe)兩(liang)響應參(can)數的評估硬(ying)度與香梨(li)硬(ying)度的M-T穿刺法(Magness-Taylor)測量結果進行線性回歸分析，以構建香梨硬度的檢測模型，該模型由高壓放(fang)大(da)器驅動傳感器，由動態信號采集分析儀采集數據。

實驗過程：

（1）測試臺的搭(da)建

（2）信號的采集和處理

依據聲振試驗通常采用力錘對水果試樣進行激勵，為降低信號干擾同時獲取較強的激勵響應信號，使用高壓放大器放大器對V_e信號進行線性放大(da)。考慮到傳感器(qi)連(lian)續工作(zuo)所能承受的額定電壓為90V，將電(dian)壓信號線性(xing)放大為脈沖(chong)峰值(zhi)電(dian)壓為80V的激勵(li)信號V_E,然后通過激勵端的壓電(dian)梁(liang)式傳感(gan)器使試樣產生振動。

香梨典型的聲振(zhen)信號(hao)

（3）響應信(xin)號的(de)穩(wen)定性測試

高(gao)壓(ya)放大器放大(da)信號，對香梨同(tong)一測點(dian)重復進(jin)行5次激勵感測(ce)，以觀察(cha)響(xiang)應信號的穩(wen)定性。

同一激勵(li)點重復(fu)激勵(li)的信號

（4）不同測(ce)點對聲振試驗(yan)的影響測(ce)試

隨(sui)機選取5個香梨，如圖所(suo)示，在香梨赤道線上均勻布置5個測點進(jin)行激(ji)勵和信(xin)(xin)號感測，以(yi)觀察香梨不同(tong)激(ji)勵感測位(wei)置的響應信(xin)(xin)號是否有(you)差異性。

●為感測點(dian)

（5）采用TA.XT Plus質構儀在香梨赤道部隨機選取5個點(dian)進行(xing)帶(dai)皮穿(chuan)刺(ci)(ci)測試。采用直徑(jing)5 mm的(de)圓(yuan)柱(zhu)體(ti)探(tan)頭(tou)，穿(chuan)刺(ci)(ci)速度設定為(wei)(wei)1 mm/s，穿(chuan)刺(ci)(ci)深度為(wei)(wei)8 mm。M-T穿(chuan)刺(ci)(ci)法檢測硬(ying)(ying)度根據香梨穿(chuan)刺(ci)(ci)破裂前力-變形曲線的(de)斜率(lv)計算得出，取5次(ci)測量(liang)結果的(de)平均值(zhi)作為(wei)(wei)香梨的(de)硬(ying)(ying)度SM-T，N/mm。

香梨硬度不(bu)同方法檢測(ce)值間的關系

實驗結果(guo)：

1）本檢測裝置可同時獲取共振頻率和聲速2個響應參數，高壓(ya)放大器放大信號，在同一測點多次激勵感測，響應信號穩定可靠;在香梨赤道部不同位置進行信號激勵感測時，2個響應參數均無顯著差異(P>0.05）。

2）香(xiang)梨的(de)共振(zhen)頻率法評估硬度和聲速法評估硬度分別(bie)(bie)與M-T穿刺(ci)法測量的(de)硬度線性相(xiang)關，相(xiang)關系數分別(bie)(bie)為0.841、0.877，所建立的(de)模(mo)型都可作為香(xiang)梨硬度無損(sun)檢(jian)測的(de)模(mo)型。

3）共振頻率法(fa)和(he)聲(sheng)速法(fa)聯(lian)合(he)也可以檢測(ce)(ce)香(xiang)(xiang)(xiang)梨(li)硬度(du)(du)，檢測(ce)(ce)模型(xing)的相關系(xi)數為(wei)0.938。該模型(xing)檢測(ce)(ce)香(xiang)(xiang)(xiang)梨(li)硬度(du)(du)的敏感(gan)度(du)(du)為(wei)67.30%，最接近M-T穿刺法(fa)檢測(ce)(ce)硬度(du)(du)的敏感(gan)度(du)(du);當(dang)用于香(xiang)(xiang)(xiang)梨(li)粗皮果(guo)和(he)正常果(guo)判別時，該模型(xing)具(ju)有明顯(xian)較高的檢測(ce)(ce)準確率(86.7%），可為(wei)香(xiang)(xiang)(xiang)梨(li)硬度(du)(du)聲(sheng)振法(fa)無損檢測(ce)(ce)技術開發(fa)提供(gong)策略。

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