طراحی، ساخت و ارزیابی دستگاه آزمون غیر مخرب فراصوتی برای کیفیت سنجی میوه ی گلابی

آزمون فراصوتی یکی از روش هایی است که از آن می توان برای ارزیابی غیرمخرب کیفیت محصول های کشاورزی استفاده کرد. تراگذر های مورد استفاده در آزمون های فراصوتی، صنعتی هستند و از آنجایی که محصول های کشاورزی تضعیف کننده ی شدید امواج فراصوتی می باشند، نمی توان از این تراگذر ها در کشاورزی استفاده کرد و باید تغییراتی در آن ها ایجاد نمود. این کار با استفاده از هورن یا متمرکزکننده انجام می گیرد. در این پژوهش پس از طراحی، ساخت و اعتبارسنجی سامانه فراصوتی به منظور ارسال و دریافت امواج فراصوتی و نوشتن برنامه ی رایانه ای برای محاسبه ی شاخص های فراصوتی (سرعت و ضریب تضعیف امواج فراصوتی)، طراحی هورن نمایی برای فرکانس khz 75 با دو روش نظری و رایانه ای انجام شد و سپس ساخت و آزمایش آن برای اندازه گیری ویژگی های فراصوتی محصول های کشاورزی به صورت برش نخورده ارائه شد. بررسی های اولیه نشان داد که می توان با استفاده از روش رایانه ای هورن های بسیار پیچیده را با دقت بالایی طراحی کرد. در تحلیل تأثیر تعداد المان ها بر بسامد طبیعی هورن معلوم شد که با تعداد المان های کم، تحلیل با خطا همراه است و تا جایی که بسامد طبیعی هورن تقریباً ثابت شود باید تعداد المان ها را زیاد کرد که در این تحقیق تعداد المان لازم 300 در نظر گرفته شد. همچنین مقایسه بین روش نظری و رایانه ای نشان داد که روش رایانه ای خطای بسیار کمی (کمتر از یک درصد) دارد و نیاز به حل معادلات بسیار پیچیده ندارد. طبق بررسی های آماری، اثر ضخامت محصول (سیب زمینی و هویج) بر سرعت امواج فراصوتی در کاوشگر دارای هورن در سطح احتمال یک درصد معنی دار نبود، در حالی که در کاوشگر بدون هورن با تغییر ضخامت نمونه، سرعت به طور معنی داری در سطح احتمال یک درصد تغییر کرد که مطلوب نیست. بنابراین می توان گفت که تراگذر دارای هورن برای انجام آزمون های فراصوتی مناسب تر است. پس از ساخت سامانه و هورن مورد نظر و آماده شدن تجهیزات برای انجام آزمون فراصوتی به صورت برش نخورده، کیفیت سنجی دو رقم میوه ی گلابی (شاه میوه و درگزی) در شرایط عمر نگهداری مورد بررسی قرار گرفت. برای کیفیت سنجی، از میان ویژگی های مکانیکی (آزمون های مخرب)، سفتی، میزان مواد جامد قابل حل، اسیدیته، ضریب کشسانی، ph و درصد ماده ی خشک و از میان ویژگی های فراصوتی (آزمون غیر مخرب)، سرعت امواج فراصوت و ضریب تضعیف انتخاب شدند. نتایج حاصل از آزمایش ها نشان داد که در میان ویژگی های مخرب، بهترین شاخص برای تعیین شرایط کیفی، سفتی میوه است که در هر دو رقم با افزایش زمان انبارداری، میزان آن به طور معنی داری در سطح احتمال یک درصد کاهش می یابد. اثر زمان انبارداری بر سرعت امواج فراصوت عبوری و ضریب تضعیف امواج فراصوت در هر دو رقم در سطح یک دهم درصد معنی دار شد و با افزایش زمان انبارداری سرعت امواج فراصوتی کاهش و ضریب تضعیف افزایش یافت. با بررسی رابطه ی بین ویژگی های مخرب و غیرمخرب مشخص شد که در هر دو رقم میان سفتی و سرعت امواج فراصوتی رابطه ای خطی وجود دارد، در حالی که میان ضریب تضعیف و سفتی در گلابی شاه میوه رابطه ای توانی و در گلابی درگزی رابطه ای خطی وجود دارد. بررسی رابطه ی میان پارامترهای فراصوتی و ضریب کشسانی در هر دو رقم گلابی نشان داد که با افزایش ضریب کشسانی، سرعت امواج فراصوتی افزایش و ضریب تضعیف به صورت توانی کاهش می یابد. در نهایت، بررسی مدل های رگرسیونی نشان داد که امکان تعیین کیفیت محصول های کشاورزی به صورت برش نخورده با به کار بردن امواج فراصوت وجود دارد. اما برای به کارگیری این فن به صورت تجاری به طوری که قابل رقابت با سایر روش های غیرمخرب مانند پردازش تصویر و طیف بینی فروسرخ باشد، باید پژوهش های بیشتری انجام شود.