طراحی و بکارگیری سامانه غیر مخرب فراصوتی برای کیفیت سنجی برخی میوه ها (با تاکید بر میوه ی انار)

در دو دهه ی گذشته جهش قابل توجهی در توسعه و بکارگیری فن آوری غیر مخرب در زمینه ی کیفیت سنجی محصول های کشاورزی وجود داشته است. آزمون فراصوتی یکی از روش های آزمون غیر مخرب است که در زمینه ی کیفیت سنجی در کشاورزی در حال توسعه می باشد. البته ساختارهای آن تکامل نیافته و استانداردی برای آن تدوین نشده است. تشخیص کیفیت میوه با استفاده از روش های غیر مخرب به دلیل ناهمگنی، تخلخل و وجود دانه مشکل است. در مورد میوه های بومی و صادراتی، انار جایگاه ویژه ای دارد که مطالعات اساسی در مورد بافت آن انجام نشده است. به همین دلیل، میوه ی انار برای انجام تحقیق حاضر انتخاب شد. در این پژوهش، آزمایش غیر مخرب فراصوتی به عنوان روشی مناسب برای سنجش کیفیت میوه ی انار معرفی شد. نخست دستگاه فراصوت به صورت آزمایشگاهی با نام "سامانه ی کیفیت سنج فراصوتی" (uqs) به همراه نرم افزار کنترل آن با عنوان "نرم افزار سامانه ی کیفیت سنج فراصوتی" (uqss) طراحی، ساخته و واسنجی شد. بخش های اصلی سامانه عبارتند از تپ ساز/ تپ گیر، تراگذرهای فرستنده و گیرنده(khz 40)، برنامه ی کنترل، رایانه، و سامانه ی جمع آوری داده ها. سامانه با پردازش سیگنال های ارسالی و دریافتی به صورت نیمه خودکار، شاخص های فراصوتی مانند سرعت عبور امواج، میزان تضعیف، rms و اوج سیگنال را تعیین می کند. طی آزمایش هایی اثر عوامل موثر در اندازه‏گیری شامل ماده ی واسط، نیروی تماسی، ضخامت نمونه ها و لایه ی تاخیر بر سیگنال دریافتی بررسی شد. در ادامه برای تعیین توانایی سامانه و نیز مقایسه ی نتایج آزمایش ها با نتایج پژوهش های خارجی، آزمایش هایی با برخی محصول های کشاورزی اجرا شد. برای انجام این آزمایش ها، نمونه هایی از بافت چندین محصول کشاورزی شامل سیب، سیب زمینی، هویج، خیار، شلیل، به و موز تهیه شد. علی رغم تفاوت در ارقام میوه، مطابقت خوبی با یافته های دیگر پژوهشگران مشاهده گردید. نتایج آزمایش ها نشان داد که سامانه توانایی خوبی برای اندازه گیری شاخص های فراصوتی محصول های کشاورزی دارد. با بکارگیری ماده ی واسط، پوشگیری سیگنال دریافتی، نیروی تماسی کم (n 5)، ضخامت مناسب نمونه و لایه تاخیر، سامانه ی فراصوتی با دقت ms-1 0/79، سرعت کمتر از 1ثانیه و نیمه خودکار، سرعت امواج عبوری از نمونه های مختلف را اندازه گیری می کند. پوشگیری سیگنال دریافتی موجب افزایش دقت در اندازه گیری شاخص سرعت امواج شد. هرچند بر شاخص سرعت امواج در برخی محصولات مانند بافت موز اثر نداشت. بررسی طیف بسامدی سیگنال ها نشان داد که برای جلوگیری از جابجایی بسامدی بهتر است ضخامت نمونه‏ها یکسان باشد. در نهایت کیفیت سنجی انار با آزمایش پوست آن اجرا شد. برای کیفیت سنجی انار از میان ویژگی های مکانیکی، شاخص سفتی و از میان شاخص های فراصوتی، سرعت امواج انتخاب شد. میزان تغییرات سرعت عبور امواج از پوست انار در شرایط کیفی متفاوت حدود ms-1 230 به دست آمد. سطوح کیفی انار عبارت بودند از: نارس، رسیده، بیش رس و فاسد. مدل های رگرسیونی غیر خطی (0/83=r2) برای برآورد سفتی انار به وسیله ی شاخص سرعت بدست آمد. نتایج آماری کیفیت سنجی نشان داد که می توان با فن فراصوت، کیفیت میوه ی انار را اندازه گیری کرد. هرچند برای توسعه و تجاری کردن این فن در کشاورزی باید تحقیقات بیشتری انجام گیرد.