力学分析法

出处：按学科分类—农业科学 中国轻工业出版社《果蔬保鲜手册》第329页（1551字）

(一)西瓜空洞的判别

西瓜的力学空洞成熟程度分析法就像人们挑选西瓜时一样，通过强制振动判断西瓜内部有无缺陷及成熟度。

图6－24上图所示为一企业开发研制的在线西瓜空洞成熟度检测装置。该装置由大小两种升降敲打、相对敲打装置旋转90°的三组传感器(微型麦克风)、托盘、计算机等部分组成。当向西瓜发出敲打动作时，如果布置在中线上的多个传感器间出现大的声波相位差，表明在声波的传播通路中，有阻碍声波传播的空洞存在；通过传感器检测传播频率或传播速度以及FFT(高速傅立叶变换)波形解析装置进行波形分析比较，最终判断出西瓜有无缺陷及成熟情况。

图6－24 西瓜成熟度检测装置及解析波形

如图6－24下图所示，成熟度的判断主要是通过解析波形A的频率分析；空洞是通过解析波形B的相关波形分析进行的。正常果实的波形衰减有规律性，而空洞果实的衰减起伏不定，这与人们敲打西瓜时的感觉一样，即正常果实音质好，空洞果实差；经分析得出，未成熟果实的振动频率高，过度成熟果实的频率低，因此，通过峰值频率的分析，即可判断成熟度。这种装置在日本已经得到了应用。

(二)网纹甜瓜成熟度的判别

日本的研究人员还开发了一种用振动传播速度来判断甜瓜成熟度的便携式检测装置。如图6－25上图所示。该装置主要由枪状敲打机构、信号处理、A／D变换器及笔记本电脑组成。敲打棒和两个麦克风安装在同一线上，麦克风的间隔设计为16mm(甜瓜时)，由敲打棒引起的脉冲响应波，先由下面的麦克风检测，迟16mm之后，再由第二个麦克风检测；通过精确计算这个时间差，即使不测量周长，也能计算出传播速度。测量结果表明，振动传播速度与果肉的实际硬度间具有相关性，这也与品尝实验结果一致。此外，在甜瓜栽培管理过程中，该装置通过敲打，判别果肉软硬度，还可推测网纹形成的时期，从而进行温度和水的管理，以期达到形成最佳网纹，如图6－25下图所示。

图6－25 甜瓜成熟度检测装置

(三)软硬度的判别

对于有些果实，其品质除外观和味觉外，果肉的软硬度也是重要因素。软硬度的评价常通过测试部件进入果实时的最大载荷或破坏应力进行抽样破坏性检测，其抽样多少直接影响对果实整体状况的判断。为此，无损伤软硬度检测仪被研制开发出来，如图6－26下图所示。其检测原理是，在不损伤果实的弹性范围内，施加F_a、F_b力，(F_a＜F_b，F_a＞0)，将产生的相应变形量△D=D_b－D_a作为软硬度评价指标，这样就可以实现果实软硬度的无损伤检测，如图6－26上图所示。检测装置主要由计算机和压缩测试机组成。压力通过载荷变换器转换成电压信号输出，经A／D变换板进入计算机；由压缩引起的压缩变形量通过压缩速度和压缩时间(从F_a到F_b的时间)算出；当力达到F_b时，测试棒立即上升，不会施加超过F_b以上的力；检测结果(压力和变形量的关系)除在显示器上显示外，还由打印机打印出来。

图6－26 果实软硬度检测

当采用测试棒直径8mm，力F_a=1．0N、F_b=3．9N，压缩速度50mm／min测试条件时，检测猕猴桃的软硬度的效果最好。