基于动力学信号分析的鸡蛋蛋壳裂纹检测研究

发布时间：2018-01-04 18:38

  本文关键词：基于动力学信号分析的鸡蛋蛋壳裂纹检测研究　出处：《江苏大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：裂纹禽蛋容易受到致病微生物的污染而腐败变质,对其进行准确检测与及时处理,有利于保障食品质量安全和减少经济损失。目前,我国在禽蛋蛋壳裂纹检测方面的研究成果丰富,但与国外成套检测设备相比仍显不足,特别是在基于禽蛋敲击响应信号分析的蛋壳裂纹检测方法研究过程中遇到了一些问题。本文针对禽蛋敲击过程中响应信号的产生机理研究不足和响应信号的稳定性差等问题,以鸡蛋作为研究对象,开展了鸡蛋蛋壳敲击动力学响应特性的研究,分析敲击响应信号的产生与敲击装置结构的关系,以期提高裂纹蛋的识别率,为开发鸡蛋蛋壳裂纹在线检测设备提供技术支撑。主要研究内容如下:1.敲击装置的力学分析与结构优化。自主设计了鸡蛋裂纹检测自动敲击试验装置,建立敲击装置的力学模型并对敲击过程进行动力学分析,结果表明激振力脉冲可采用半正弦波加以近似;对激振力脉冲进行频谱分析,结果显示通过减小激振力脉冲宽度和增大脉冲峰值可提高敲击响应信号对蛋壳裂纹信息的感知能力。以频谱分析结果为依据优化激励棒的结构参数,优化后的激励棒质量小于5.6g,冲击头的材料选择尼龙。对优化后装置的敲击效果进行了试验验证,试验结果显示,敲击装置对完好蛋和裂纹蛋的激振力脉冲存在明显差异,且优化后的敲击装置对完好蛋的激振力脉冲具有较好的一致性和稳定性,与所建激振力数学模型的相关系数均在0.92以上。2.鸡蛋敲击响应信号的有限元分析及传感器测点的选择。建立鸡蛋的动力学几何模型,利用有限元技术对完好蛋敲击振动响应信号的传播特性进行模拟,并分析了蛋壳裂纹结构对敲击振动特性的影响,结果表明,完好蛋的振动波传播是连续的,而裂纹蛋的表面会形成断层曲面,振动波传播至裂纹处会出现散射和反射现象,致使振动的传播特性发生改变。考虑蛋壳易出现裂纹的位置和传感器的位置,并利用相干函数分析方法筛选出鸡蛋大头、小头和赤道3个部位作为传感器测振点。3.基于动力学响应特性的鸡蛋裂纹检测试验研究。依据优化后的敲击装置和传感器测振点筛选结果,设计并搭建了基于动力学响应特性的鸡蛋蛋壳裂纹检测试验平台,通过对蛋壳振动响应信号进行时域和频域分析,比较完好与裂纹蛋响应信号的特征差异,利用 区分指数‖筛选出6个裂纹特征参数作为输入变量建立线性判别分析(LDA)模型,训练集的回判正确率最高为99.38%,预测集的识别正确率可达到97.5%。针对基于敲击响应特性的鸡蛋蛋壳裂纹检测方法研究过程中遇到的问题展开了研究分析,研究结果表明,对敲击响应信号的产生与试验装置结构之间的关系进行深入研究,通过优化敲击装置结构参数、检测条件与合理选择传感器测点位置来提高鸡蛋蛋壳裂纹检测识别率的方法现实可行且效果明显。研究结论对鸡蛋以及其他种类禽蛋裂纹在线检测装置的研制具有一定参考价值。
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本文编号：1379632