مقایسه روش های غیرمخرب ضربه اجباری، سقوط آزاد و صوت در برآورد پارامترهای کیفیت کیوی

امروزه روش های جدید و متفاوتی برای ارزیابی غیرمخرب بافت محصولات کشاورزی وجود دارند که در این میان روش های مکانیکی منجر به نتایج خوب و قابل قبولی شده اند، به نحوی که در بسیاری از موارد به حد کاربرد عملی نیز رسیده اند. در این تحقیق از سه روش مختلف مکانیکی شامل ضربه اجباری، سقوط آزاد و صوت استفاده شد و توانایی هرکدام در تخمین شاخص های بافت و همچنین مقدار مواد جامد محلول (ssc) کیوی مورد ارزیابی قرار گرفت. در روش ضربه اجباری میوه بر روی بارسنج ثابت بوده و در اثر برخورد یک ضربه زن سلونوئیدی به یک طرف آن تحریک می شد.ضربه منتقل شده به میوه سپس توسط لودسل مجهز به سامانه ثبت سیگنال لودسل دریافت و بر روی رایانه نمایش داده می شد. در روش سقوط آزاد میوه توسط یک ونتوری متصل به پمپ باد در یک ارتفاع ثابت از صفحه آلومینیومی لودسل نگهداری و سپس بر روی آن رها و سیگنال به دست آمده ذخیره می شد. در روش صوت نیز از یک میکروفون حساس که درست در زیر نمونه و در درون صفحه آلومینیومی لودسل تعبیه شده بود برای ثبت صدای ساطع شده در نمونه در اثر برخورد ضربه زن استفاده می شد. بلافاصله پس از جمع آوری سیگنال های مکانیکی، شاخص های ارزیابی بافت محصول شامل مقادیر مدول الاستیسیته (e) و سفتی (f) و همچنین یک مولفه شیمیایی کیفیت شامل مواد جامد محلول (ssc) با استفاده از روش های مرجع اندازه گیری شدند. برای اندازه گیری e و f به ترتیب از آزمون های فشار صفحات موازی و نفوذ مگنس- تیلور استفاده شد. در نهایت اندازه گیری ssc با عصاره گیری از نمونه و استفاده از یک رفرکتومتر دیجیتال انجام شد. برای تحلیل سیگنال های به دست آمده از سه روش ضربه اجباری، سقوط آزاد و صوت و به منظور ارائه مدل های پیشگو برای پارامترهای اندازه گیری شده کیفیت از سه روش مختلف تحلیل رگرسیونی شامل روش های حداقل مربعات نسبی (pls)، ترکیب تحلیل مولفه های اصلی و شبکه های عصبی مصنوعی (pca-ann) و رگرسیون بردار پشتیبان (svr) استفاده و نتایج آن ها با هم مقایسه گردید. نتایج نشان داد که در بین پارامترهای مختلف کیفیت، مدل های مبتنی بر تخمین e منجر به بهترین نتایج در هر سه روش مختلف جمع آوری سیگنال و مدل سازی شدند. پس از e نتایج مدل های تخمین f نتایج خوب و نزدیکی به e در هر سه روش مختلف جمع آوری سیگنال و مدل سازی به همراه داشت، اما مدل های تخمین ssc منجر به نتایج قابل قبولی در هیچ یک از مدل های ارائه شده نشدند. در بین روش های مختلف جمع آوری سیگنال نیز روش ضربه اجباری منجر به بهترین نتایج در پیش بینی مولفه های کیفیت شد به نحوی که این روش توانست مقادیر e و f را به ترتیب با یک r2p برابر با 0/87، rmsep برابر با 0/072مگاپاسکال و sdr برابر با 2/67 و r2p برابر با 0/81 ، rmsep برابر با 4/60 نیوتن و sdr برابر با 2/37 با استفاده از الگوریتم pca-ann تخمین بزند.. پس از روش ضربه اجباری، روش سقوط آزاد منجر به نتایج خوب در تخمین e و f شد به نحوی که این مقادیر به ترتیب با یک r2p برابر با 0/84، rmsep برابر با 0/98 مگاپاسکال و sdr برابر با 2/43 و r2p برابر با 75/0، rmsep برابر با 52/5 نیوتن و sdr برابر با 1/82با استفاده از الگوریتم pca-ann قابل پیش بینی بودند. در نهایت روش صوت نیز توانست مقادیر e و f را با نتایج قابل قبول r2p برابر با 0/80، rmsep برابر با 0/099 مگاپاسکال و sdr برابر با 2/51 و r2pبرابر 0/74 ، rmsep برابر با 9 نیوتن و sdr برابر با 2/39 پیش بینی کند. در بین روش های مختلف مدل سازی نیز روش های به ترتیب روش های pca-ann، pls و svr منجر به بهترین نتایج شدند.