[發(fā)明專利]基于力聲響應(yīng)信號(hào)表觀分形維數(shù)的脆性果蔬鋸齒度的計(jì)算方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110536362.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN113189204A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周婷;吳杰;查志華;趙康;張金閣;王鵬;李賀;朱炳龍;莫小明;曾鈞鈺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 石河子大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04;G01N29/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于力聲響應(yīng)信號(hào)表觀分形維數(shù)的脆性果蔬鋸齒度計(jì)算方法，其特征在于，包括以下步驟：

果蔬采樣制備；

力學(xué)響應(yīng)信號(hào)的采集；

聲學(xué)響應(yīng)信號(hào)的采集；

果蔬試樣斷裂時(shí)聲學(xué)信號(hào)的去噪；

應(yīng)用Richardson表觀分形維數(shù)進(jìn)行度量；

應(yīng)用Kolmogorov表觀分形維數(shù)進(jìn)行度量；

應(yīng)用Minkowski表觀分形維數(shù)進(jìn)行度量；

應(yīng)用Korcak表觀分形維數(shù)進(jìn)行度；

確定適宜的鋸齒度參數(shù)

按照權(quán)利要求1所述的基于力聲響應(yīng)信號(hào)表觀分形維數(shù)的脆性果蔬鋸齒度計(jì)算方法，其特征在于，所述的果蔬采樣制備的步驟如下：

1）每隔12天設(shè)置一個(gè)貯藏期，從而獲得不同脆度的果蔬試樣；

2）采用專用取樣器獲得果蔬果肉柱樣。

2.按照權(quán)利要求1所述的基于力聲響應(yīng)信號(hào)表觀分形維數(shù)的脆性果蔬鋸齒度計(jì)算方法，其特征在于，所述的力學(xué)響應(yīng)信號(hào)的采集步驟如下：

采用TA.XT plus質(zhì)構(gòu)儀對(duì)柱樣進(jìn)行穿刺試驗(yàn)，圓柱探頭直徑Φ5 mm，穿刺前速度和穿刺中速度均為2 mm/s，穿刺后速度10 mm/s，穿刺深度為8 mm；

力信號(hào)采樣頻率為500 Hz，用配套的Texture Exponent 軟件采集力學(xué)信號(hào)。

3.按照權(quán)利要求1所述的基于力聲響應(yīng)信號(hào)表觀分形維數(shù)的脆性果蔬鋸齒度計(jì)算方法，其特征在于，所述的聲學(xué)響應(yīng)信號(hào)的采集步驟如下：

1）將麥克風(fēng)與質(zhì)構(gòu)儀無接觸放置，距圓柱試樣正中心2 cm處，信號(hào)采樣頻率為44.1kHz，分辨率為16-bit；

2）麥克風(fēng)采集到的聲音信號(hào)存儲(chǔ)便攜式錄音機(jī)中，隨后采用音頻處理軟件AdobeAudition 2020對(duì)聲信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理。

4.按照權(quán)利要求1所述的基于力聲響應(yīng)信號(hào)表觀分形維數(shù)的脆性果蔬鋸齒度計(jì)算方法，其特征在于，由于果蔬果肉破裂時(shí)聲音信號(hào)具有短時(shí)穩(wěn)定特性，采用譜減法對(duì)各個(gè)貯藏期的聲學(xué)信號(hào)進(jìn)行去噪。

5.按照權(quán)利要求1所述的基于力聲響應(yīng)信號(hào)表觀分形維數(shù)的脆性果蔬鋸齒度計(jì)算方法，其特征在于，所述的應(yīng)用Richardson表觀分形維數(shù)對(duì)力聲響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行度量，步驟如下：

選擇線段長(zhǎng)度λ，計(jì)算段長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的線段總長(zhǎng)度P（λ）并將其等同于鋸齒化曲線；

線長(zhǎng)以2ⁿ減小，線段數(shù)量N增加，線段總長(zhǎng)度P（λ）隨線段長(zhǎng)度λ的減小而增大；

在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下，線段長(zhǎng)度λ與對(duì)應(yīng)的線段總長(zhǎng)度P（λ）之間的關(guān)系稱為Richaradson圖。

6.曲線的表觀分形維數(shù)是Richaradson圖斜率的絕對(duì)值加1。

7.按照權(quán)利要求1所述的基于力聲響應(yīng)信號(hào)表觀分形維數(shù)的脆性果蔬鋸齒度計(jì)算方法，其特征在于，所述的應(yīng)用Kolmogorov表觀分形維數(shù)對(duì)力聲響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行度量，步驟如下：

選擇邊長(zhǎng)ε為1/2ⁿ盒子覆蓋鋸齒化的曲線，其中至少有一點(diǎn)在曲線上，計(jì)算填充盒的數(shù)量N（ε）；

在每次迭代時(shí)，盒子邊長(zhǎng)ε逐漸減小，填充盒數(shù)N（ε）增加；

填充盒數(shù)N（ε）與盒大小ε之間的雙對(duì)數(shù)關(guān)系的斜率計(jì)算表觀分形維數(shù)，故又稱為盒維數(shù)算法。

8.按照權(quán)利要求1所述的基于力聲響應(yīng)信號(hào)表觀分形維數(shù)的脆性果蔬鋸齒度計(jì)算方法，其特征在于，所述的應(yīng)用Minkowski表觀分形維數(shù)對(duì)力聲響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行度量，步驟如下：

基于一連串的圓覆蓋曲線邊界形成一個(gè)帶狀區(qū)域，并確定所覆蓋的面積，將覆蓋的面積與圓直徑d的比估計(jì)曲線長(zhǎng)度A（d）；

每次迭代時(shí)，圓直徑d以2ⁿ減小，確定估計(jì)的曲線長(zhǎng)度A（d）增加；

3）圓直徑d與曲線長(zhǎng)度A（d）在雙對(duì)數(shù)關(guān)系下的斜率計(jì)算分形維數(shù)。