基于声振响应法香梨坚实度无损检测装置的设计

摘要

香梨是新疆特色果品，产区不断扩大造成其内部品质有较大差异，坚实度是反映香梨内部品质差异的重要指标之一，开展香梨坚实度无损检测装置的研究，对推动香梨内部品质的判别和分级技术发展有重要意义。因此，本文基于声振响应法进行了香梨声振激励感测装置、香梨声振响应信号采集处理系统的硬件电路和软件的设计，研制了PFT-1型香梨坚实度检测仪。具体的研究内容和结果如下：
　　（1）选用两个Q220-A4-303YB型压电梁式传感器分别用于香梨声振信号激励和响应感测，并设计了香梨声振信号激励感测部件总成，其中用于两传感器悬臂梁与香梨接触点调距的弹簧为YA1.0×5×115，螺旋角为5.82°，最大和最小工作载荷分别为15 N和1.39 N；用于两传感器悬臂梁与香梨接触点距离测量的传感器为KS103S超声波测距传感器，测距精度0.5 mm，测距范围为1~520 cm。
　　（2）以TMS320F28335电路板为核心研制了由电源模块、PA78DK型电压放大模块、信号调理模块、数据存储模块和数据显示模块组成的香梨声振响应信号采集处理电路板，采用2.5V尖波脉冲经电压放大模块可线性放大至49.7 V进行香梨信号激励，经香梨传递后衰减至31.8 V，然后经声振信号调理电路的比例变换和二阶有源滤波输出为1.29 V的电压，达到了电路板的工作要求。
　　（3）在Altium designer编程环境中采用C语言和汇编语言开发了由系统软件主程序、声振信号数据采集子程序、响应信号FFT运算及声速值计算子程序、声速值输出显示子程序组成的香梨声振响应信号采集处理软件，可以完成5120 Hz采样频率和512个采样点数的香梨声振信号采集，并将香梨振动信号进行快速傅立叶变换并计算其声速值在液晶显示屏输出显示。
　　（4）研制了PTF-1型香梨坚实度测试仪，通过对该检测仪香梨坚实度检测结果与质构仪M-T穿刺法的精确测量结果相比，相对误差为14.2％。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 研究的背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与技术路线

第二章 香梨坚实度声振响应法检测装置的总体设计

2.1 引言

2.2 声振响应法检测香梨坚实度的基本原理

2.3 声振响应法检测香梨坚实度的基础研究概述

2.4基于声振响应法香梨坚实度检测装置的总体设计方案

2.5香梨坚实度检测装置关键元器件的设计

2.6 香梨声振激励感测部件总成

2.7 本章小结

第三章 香梨声振响应信号采集处理电路板系统的硬件设计

3.1 引言

3.2香梨声振信号采集处理电路板的架构

3.3香梨声振信号采集处理电路板主要模块的设计

3.4 香梨声振信号采集处理电路板的印刷电路板制作

3.5香梨声振信号采集处理电路板的调试

3.6 本章小结

第四章 香梨声振响应信号采集处理系统的软件开发

4.1 引言

4.2 香梨声振信号处理分析软件开发的总体方案

4.3系统软件的主程序开发

4.4 声振信号数据采集子程序开发

4.5 响应信号FFT运算及声速值计算子程序开发

4.6声速值输出显示子程序开发

4.7 基于声振法香梨坚实度检测仪的检测精度测试

4.8 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 研究特色与创新点

5.3 研究展望

参考文献

附录

附录一：香梨声振响应信号采集处理系统软件主程序

附录二：香梨声振响应信号采集子程序

附录三：声振响应信号声速值计算子程序

附录四：声速值输出显示子程序

致谢

作者简介

导师评阅表