论文摘要
皮蛋是一种风味独特、营养丰富的蛋制品。皮蛋蛋壳的破损对其品质有严重的影响,因而在皮蛋加工过程中,检测和剔除损壳皮蛋是一道极为关键的工序。而目前皮蛋的破损检测主要采用人工检测的方法,这种方法的生产成本高,需求人力大,生产效益低,无法满足生产要求,因此,研究设计出一种皮蛋破损的自动检测系统具有重大的意义。本文利用皮蛋蛋壳的声学特性结合DSP技术对皮蛋破损进行检测。为了提高检测的准确度,试验时对皮蛋的大头端、小头端和中间三个不同部位分别进行敲击,结合三次的声音信号作出综合的分析。然后在DSP的设备上对皮蛋破损的分析结果进行验证,并进一步完善检测系统。主要研究内容如下:(1)搭建声音采集与检测的硬件平台。声音信号的采集及处理硬件设备以TMS320DM642处理器为核心,其试验平台采用的是合众达公司的SEED-VPM642多媒体实验箱,上面集成了多种外设,有4路声音输入/输出接口。与DSP的McASP接口进行数据交换的音频器件TLV320AIC23B芯片能对声音信号进行采样和A/D、D/A转换等处理,并对连接输入设备(如麦克风)提供前置或可编程放大器。通过XDS560型仿真器实现计算机与SEED-VPM642多媒体实验平台的通讯。(2)皮蛋破损检测系统的软件设计。系统以CCS 60002.20.18作为软件开发平台,CCS2可以编辑汇编源代码和C语言源代码,本文采用的是C语言编写皮蛋破损检测程序。另外,DSP芯片提供了CSL库函数,利用CSL库函数对DM642系统初始化和对外设参数进行设计。通过XDS560型仿真器把CCS2软件和目标板相连,可以在PC机上显示结果,达到实时检测的效果。(3)对声音信号处理方法进行了研究。本文设计了巴特沃斯直接Ⅱ型结构带通滤波器去除噪音信号,然后根据采样频率确定提取128个采样点作为有效信号,利用短时能量和过零率算法确定有效声音信号的起点,最后对声音信号进行FFT变换。(4)判别模型的建立及检测系统的验证。借助MATLAB软件对离散的数据序列频谱和功率谱分析,对比好壳皮蛋和破损皮蛋的功率谱图,找出它们的差异并确定特征参数,最终以功率谱面积、共振峰频率、共振峰幅值(功率谱幅值的最大值)和共振峰频率的平均值和求极差作为判别模型的特征变量,根据Bayes判别原理,建立判别模型。在DSP的设备上对皮蛋破损的判别函数进行验证,好壳蛋和损壳蛋的判别准确率分别为87.5%和82.9%。综上所述,本文设计的皮蛋破损检测系统性能稳定,有较高的准确率。对皮蛋的无损检测研究具有参考价值,为其进一步研究打下了基础。
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