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          功率放大器基于聲振響應法的香梨硬度無損檢測中的應用

          時間:2021-08-06 15:44:39 點擊:309 次 來源:本站

          實驗名稱:功率放大器基于聲振響應法的香梨硬度無損檢測

          實驗目的:使用無損檢測的方法檢測判別香梨內部品質的差異

          試驗設備:

          香梨、試驗臺架、壓電梁式傳感器、ATA-2041功率放大器、振動控制與動態信號采集分析儀、計算機等組成。

          實驗內容:

          該研究搭建了由壓電梁式傳感器進行信號激勵和感測的檢測裝置,分析了裝置信號檢測的穩定性,提取了香梨共振頻率和聲速并進行香梨硬度評估,然后將這兩響應參數的評估硬度與香梨硬度的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。

           

          實驗過程:

          (1)測試臺的搭建

           1.jpg

          (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,使用功率放大器放大器對Ve信號進行線性放大??紤]到傳感器連續工作所能承受的額定電壓為90V,將電壓信號線性放大為脈沖峰值電壓為80V的激勵信號VE,然后通過激勵端的壓電梁式傳感器使試樣產生振動。

          2.jpg

          香梨典型的聲振信號

          (3)響應信號的穩定性測試

          對香梨同一測點重復進行5次激勵感測,以觀察響應信號的穩定性。

          3.jpg

          同一激勵點重復激勵的信號

           

          (4)不同測點對聲振試驗的影響測試

          隨機選取5個香梨,如圖所示,在香梨赤道線上均勻布置5個測點進行激勵和信號感測,以觀察香梨不同激勵感測位置的響應信號是否有差異性。

          4.png 

          ●為感測點

          (5)采用TA.XT Plus質構儀在香梨赤道部隨機選取5個點進行帶皮穿刺測試。采用直徑5 mm的圓柱體探頭,穿刺速度設定為1 mm/s,穿刺深度為8 mm。M-T穿刺法檢測硬度根據香梨穿刺破裂前力-變形曲線的斜率計算得出,取5次測量結果的平均值作為香梨的硬度SM-T,N/mm。

           

           香梨硬度不同方法檢測值間的關系

          實驗結果:

          1)本檢測裝置可同時獲取共振頻率和聲速2個響應參數,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)香梨的共振頻率法評估硬度和聲速法評估硬度分別與M-T穿刺法測量的硬度線性相關,相關系數分別為0.841、0.877,所建立的模型都可作為香梨硬度無損檢測的模型。

          3)共振頻率法和聲速法聯合也可以檢測香梨硬度,檢測模型的相關系數為0.938。該模型檢測香梨硬度的敏感度為67.30%,*接近M-T穿刺法檢測硬度的敏感度;當用于香梨粗皮果和正常果判別時,該模型具有明顯較高的檢測準確率(86.7%),可為香梨硬度聲振法無損檢測技術開發提供策略。 


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