基于介電頻譜技術(shù)的甜瓜品種無損檢測

符小發(fā) 周勃 吳海波 高強(qiáng) 陳積豪 李益

甜瓜是生活中常見的水果類型，屬于葫蘆科的物種，品類相對較為豐富，不同品種的果實(shí)性狀、品質(zhì)之間存在較大差異，針對不同品種的品質(zhì)進(jìn)行研究，有利于以消費(fèi)市場為導(dǎo)向進(jìn)行甜瓜品種的培育。介電頻譜技術(shù)是進(jìn)行非導(dǎo)電物質(zhì)、含濕量較高的半固體材料測量的常用方法，根據(jù)介電參數(shù)確定產(chǎn)品的品質(zhì)，并進(jìn)行不同品種類型的識別。介電頻譜技術(shù)是生鮮領(lǐng)域常見的無損檢測技術(shù)，應(yīng)用介電頻譜技術(shù)對甜瓜品種進(jìn)行無損檢測，可以促進(jìn)介電頻譜技術(shù)應(yīng)用價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。

一、介電頻譜技術(shù)的優(yōu)勢

針對甜瓜品種的傳統(tǒng)檢測技術(shù)主要分為外表檢測和內(nèi)部檢測，兩者存在較大差異，如果想要得到相對精確的檢測結(jié)果，需要進(jìn)行破壞性檢測。由于甜瓜品種內(nèi)部品質(zhì)的差異及生理變化能夠表現(xiàn)出介電參數(shù)的差異特點(diǎn)，應(yīng)用介電頻譜技術(shù)進(jìn)行甜瓜不同種類的識別，能夠達(dá)到無損檢測的目的，即在不破壞產(chǎn)品的情況下，得到產(chǎn)品外部和內(nèi)部的檢測數(shù)據(jù)，提升品種檢測工作效率。

二、介電頻譜技術(shù)的檢測過程

選擇檢測樣本。選擇和采摘樣本應(yīng)當(dāng)考量陰面、陽面以及是否貼地對果實(shí)品質(zhì)可能造成的影響，通常情況下厚皮甜瓜在開花后的35天左右便可采摘進(jìn)入市場流通領(lǐng)域，為保證檢測效果，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測最好選擇開花后40天的成熟甜瓜。要求樣本外觀基本保持大小相近、外觀相似，果實(shí)表面顏色均勻且無破損。

甜瓜樣本測量。首先對樣本進(jìn)行校準(zhǔn)，并設(shè)計(jì)測量范圍，進(jìn)而開始樣本測量。在樣本上選取測量電，并將樣本放置于小型支架上，保證測量探頭在測量點(diǎn)位置垂直向樣本內(nèi)部，由此得到4個(gè)測量點(diǎn)的介電頻譜數(shù)據(jù)，最終取4個(gè)測量點(diǎn)的平均值作為檢測結(jié)果。

數(shù)據(jù)分析。不同甜瓜品種的品種會以介電參數(shù)頻率曲線的方式呈現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)檢測目的，需要應(yīng)用數(shù)學(xué)建模方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。通常情況下選用支持向量機(jī)、極限學(xué)習(xí)機(jī)兩種建模方法，支持向量機(jī)是非線性網(wǎng)絡(luò)校正方法，能夠有效提升建模環(huán)節(jié)的效率，以解決非線性問題;極限學(xué)習(xí)機(jī)則學(xué)習(xí)速度快、性能好，同時(shí)也能夠在模式識別、非線性擬合等方面體現(xiàn)出應(yīng)用優(yōu)勢。

甜瓜種類的識別。應(yīng)用KS法能夠?qū)πＵ万?yàn)證集進(jìn)行劃分，對數(shù)據(jù)FF、PCA、SPA等進(jìn)行預(yù)處理，并建立種類識別模型，將不同品種的判別結(jié)果放置于表格中的不同位置，以保證品種識別的準(zhǔn)確率。不同甜瓜品種在糖度、含水量、硬度等方面存在差異，應(yīng)用模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)分布的對應(yīng)核查，便能夠?qū)崿F(xiàn)識別品種的目的。

介電頻譜技術(shù)是無損檢測領(lǐng)域較為常用的檢測技術(shù)，利用該技術(shù)進(jìn)行甜瓜品種檢測時(shí)，需要通過選擇檢測樣本、甜瓜樣本測量、數(shù)據(jù)分析、甜瓜種類的識別等步驟，以實(shí)現(xiàn)以品質(zhì)識別為途徑的品種檢測。根據(jù)相關(guān)研究顯示，應(yīng)用介電頻譜技術(shù)進(jìn)行無損檢測，可以根據(jù)不同品種在內(nèi)部品質(zhì)方面存在的差異，從糖度、含水量、硬度指標(biāo)等方面作為考察點(diǎn)和辨析點(diǎn)，應(yīng)用數(shù)學(xué)領(lǐng)域的建模方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，在甜瓜品種識別領(lǐng)域取得相對準(zhǔn)確的識別結(jié)果。