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本论文采用声学检测的原理,利用声音信号的各种声学特性如:声速、声强、声压、声阻抗率,声波在传播过程中的吸收特性、反射特性等,反映检测物的内部组织变化。采用声学方法,结合计算机信号处理软件,初步探讨单籽粒小麦籽粒声学特性与小麦水分含量之间的关系。
对实验样品进行水分平衡后采集一次声音信号,水分降低后采集一次声音信号,建立两个水分梯度,分别进行特征值与水分含量的关系的研究。实验结果表明,单个籽粒的声音信号不稳定,重现性差,需对所得信号进行整体分析才能得出相对可靠的数据。采用单籽粒多个声音信号和多籽粒单个声音信号两套实验方案进行研究,确定频谱特征值A和功率谱特征值P两个特征值,并对这两个特征值选取全频段和部分频率段分别与籽粒质量、水分质量和水分含量进行回归分析。
实验探讨了单个籽粒的声音信号,发现籽粒外形对声音信号影响较大,采用不同的方法减少了籽粒外形对声音信号重现性差的影响。例如在声音信号采集装置入料口出加上一个导轨,减少籽粒在下落过程中发生翻转的几率,尽可能保证籽粒击打靶产生的信号的均匀性。采用靶的倾斜放置减少单籽粒多次撞击靶所产生无效信号的几率。
采用烘箱法测定单籽粒小麦的水分含量作为籽粒的真实的水分含量,操作用具及操作步骤简单,其准确性与实验者的熟练程度有直接的关系。
多个籽粒单个声音信号样品zl04得到的特征值与水分含量的关性表明同一品种样品在不同水分梯度下的声学特征值与水分含量的曲线不同。
应用声学方法研究小麦籽粒的水分含量只是一个尝试,此次实验中得到同一品种单籽粒多声信号全频段的声学特征值/质量与水分含量的最佳相关性,对样品zl25达到R2=0.69,单籽粒单声信号全频段的声学特征值/质量与水分含量的最佳相关性对样品zl13达到R2=0.98。