摘要：聲學檢測技術以其價格低廉、信號量豐富等優(yōu)勢廣泛應用與農(nóng)產(chǎn)品無損檢測。但由于其抗干擾能力較差，容易引入諸多干擾信息，影響農(nóng)產(chǎn)品聲學檢測結果。因此，本文提出了適用于農(nóng)產(chǎn)品聲學特性檢測系統(tǒng)的信號調(diào)理電路，通過差分電路、音頻放大電路和帶通濾波器等硬件電路提高聲學信號的信噪比，簡化后續(xù)數(shù)字信號處理，提高檢測效果。
關鍵詞：農(nóng)產(chǎn)品；無損檢測；聲學技術；信號處理

基于農(nóng)產(chǎn)品聲學的無損檢測方法是指農(nóng)產(chǎn)品在外界力的激勵作用下的響應信號分析特性及其本身的聲阻抗與固有頻率等，反映了聲波與農(nóng)產(chǎn)品相互作用的基本規(guī)律。從振動力學角度看，當農(nóng)產(chǎn)品表面強度發(fā)生變化時，其結構剛度和阻尼系數(shù)將隨之變化，必然會反映到其模態(tài)固有頻率和阻尼比，利用這種敲擊振動響應信號特性的差異，可區(qū)分農(nóng)產(chǎn)品的硬度及內(nèi)部品質(zhì)。王書茂(1999)研究基于聲學的沖擊振動方法檢測西瓜成熟度。Wang等(2004)用木制小球單點敲擊雞蛋小頭，雞蛋經(jīng)敲擊激勵后獲取時域特性信號。Diezma-Iglesias等(2006)通過敲擊振動響應信號分析檢測不同儲藏期桃子的成熟度，發(fā)現(xiàn)不同成熟度的桃子，敲擊振動響應信號脈沖信號有明顯的區(qū)別。
由于基于敲擊產(chǎn)生的信號較弱，受環(huán)境影響大，當前研究雖考慮了對聲學信號進行濾波處理，但卻未能有效濾除環(huán)境噪聲及直流信號等干擾。針對當前研究不足，文中提出適用于農(nóng)產(chǎn)品聲學特性檢測系統(tǒng)的信號調(diào)理電路模塊。應用雙端輸入增強信號的穩(wěn)定性，通過帶通濾波與信號放大處理，濾除環(huán)境噪聲，并對信號模擬量進行放大，供后續(xù)處理。

1 基于農(nóng)產(chǎn)品聲學特性的檢測流程
自行研發(fā)了一套基于DSP(數(shù)學信號處理器，TMS320F2812)的農(nóng)產(chǎn)品聲學檢測系統(tǒng)，通過采集并分析敲擊響應信號，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的實時在線檢測。系統(tǒng)檢測流程如圖1所示，實現(xiàn)過程為：檢測對象在水平傳送的生產(chǎn)線上邊滾動邊向前運動，在傳送帶支架上有多個激振點，每個檢測對象通過一次生產(chǎn)線需經(jīng)歷多點敲擊，這樣可盡可能多地獲取檢測對象聲學信息。軌道上安裝一對紅外觸發(fā)器，檢測對象經(jīng)過時，產(chǎn)生一個電壓信號，驅(qū)動電磁鐵帶動敲擊棒執(zhí)行敲擊命令，同時紅外觸發(fā)開啟DSP系統(tǒng)，使DSP系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。檢測對象表面受到自動敲擊后發(fā)出振動響應信號，拾音器采集聲學信號經(jīng)調(diào)理電路后進入DSP系統(tǒng)，并由DSP自帶的A／D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。在DSP軟件系統(tǒng)內(nèi)設置閾值觸發(fā)，當所得信號判斷為該檢測對象特有的信息時，即將采集的信號進行存儲和處理，并對信號進行快速傅立葉變化(FFT)，將信號從時域空間轉(zhuǎn)換到頻率空間。

2 信號采集與處理模塊
2．1 聲學信號處理流程
農(nóng)產(chǎn)品聲學信號的檢測受到眾多外部因素的干擾，影響DSP處理系統(tǒng)的計算結果，控制聲學信號與提高信噪比就顯得尤為重要。為此設計了一套聲學信號的采集與處理模塊，主要由拾音器采集電路、信號放大電路和帶通濾波器組成，其主要功能為獲取敲擊響應信號，再通過拾音器將聲音信號轉(zhuǎn)變成電壓信號，通過信號放大電路將采集較弱的電壓信號進行放大，由于信號采集中存在噪聲，采用帶通濾波器對信號進行濾波，最后將電壓調(diào)整到1～2．5 V之間，進入DSP信號處理系統(tǒng)。