طراحی و ساخت سامانة سنجش فراصوتی و بررسی عوامل مؤثر در اندازه‏گیری شاخص‏های فراصوتی محصولات کشاورزی

Abstract

استفاده از فن فراصوت در ارزیابی و فراوری مواد غذایی سابقه‌ای دیرینه دارد اما در مورد محصولات کشاورزی روند تکمیلی را سپری می‌کند. آزمون فراصوتی، یکی از روش­های آزمون غیر مخرب است که در ارزیابی محصولات کشاورزی روندی رو به گسترش دارد. برای آزمون محصولات کشاورزی به روش فراصوت عبوری، به­طور معمول از دو شاخص فراصوت استفاده <br /> می­شود: یکی سرعت امواج و دیگری میزان تضعیف. اندازه‏گیری شاخص‏های فراصوتی مواد بیولوژیک به­دلیل ویژگی­های پیچید‏ة ساختاری آنها مشکل است. بنابراین، اولین مرحله در ارزیابی کیفیت محصولات کشاورزی، طراحی و ساخت سامانة فراصوتی مناسبی است که بتواند شاخص‏های فراصوتی محصولات کشاورزی را اندازه‏گیری کند. در این پژوهش، ابتدا سامانة اندازه‏گیر فراصوتی طراحی و ساخته شد که اساس کار آن، پردازش سیگنال‌های عبوری از محصولات کشاورزی است. در ادامه و در آزمایش‌هایی، اثر عوامل مؤثر در اندازه‏گیری شامل مادة واسط، پوشگیری موج، نیروی تماسی، ضخامت نمونه‌ها، و لایة تأخیر بر سیگنال دریافتی بررسی شد. بخش‌های اصلی سامانه عبارت­اند از تپ‌ساز/ تپ‌گیر، تراگذرهای فرستنده و گیرنده، برنامة کنترل، رایانه، و سامانة جمع‌آوری داده‌ها. سامانه با پردازش سیگنال‌ها به­صورت نیمه خودکار، ویژگی‌های سرعت و میزان تضعیف سیگنال را تعیین می‌کند. برای اجرای این آزمایش­ها، نمونه‌هایی از بافت چند محصول کشاورزی شامل سیب، <br /> سیب­زمینی، هویج، خیار، شلیل، به، و موز تهیه شد. طول نمونه‌ها با توجه به نوع محصول از 5 تا 120 میلی­متر متغیر بود. نتایج نشان داد که با استفاده از امواج غیر پیوسته (تپی) با بسامد 40 کیلوهرتز و توان نسبتاً کم، می‌توان امواج فراصوت را از بیشتر محصولات کشاورزی عبور داد. با در نظر گرفتن مادة واسط، ضخامت مناسب نمونه، و نیروی تماسی کم (5 نیوتن)، سامانة فراصوتی با دقت خوب، سرعت کمتر از 1 ثانیه و نیمه خودکار، میزان تضعیف و سرعت امواج عبوری از نمونه‌ها را اندازه‌گیری می‌کند. پوشگیری سیگنال موجب افزایش دقت در اندازه‌گیری شاخص سرعت امواج شد. بررسی طیف بسامدی سیگنال‌ها نشان داد که برای جلوگیری از جابه­جایی بسامدی بهتر است ضخامت نمونه‏ها یکسان باشد.