一种基于气流脉冲和激光测距的嫩度快速无损检测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于气流脉冲和激光测距的嫩度快速无损检测方法，包括如下步骤：S1、样品采集及位移信息采集，并形成位移曲线；S2、获得嫩度理化值；S3、对S1中的位移曲线提取6个参数；S4、采用多元函数对S1中的位移曲线进行拟合，得到6个多元函数拟合特征参数；S5、建立三种回归预测模型；S6、比较三种回归预测模型的精度，获得嫩度预测最佳模型，利用所述预测最佳模型可获取待测禽畜肉样品嫩度预测值。本发明专利技术，基于气流脉冲和激光测距检测禽畜肉类嫩度，通过激光位移传感器采集位移变化数据，建立嫩度和位移曲线之间的预测模型，用于最终检测，具有非破坏性、快速无损的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及禽畜肉类品质的无损检测领域，具体说是一种基于气流脉冲和激光测距的嫩度快速无损检测方法。
技术介绍
我国是一个肉品消费大国，随着人们生活水平的提高，肉品质量也受到人们越来越多的关注。肉的品质指标包括嫩度、新鲜度、色泽、风味、系水力等，其中嫩度作为评价肉品品质的首要指标，成为许多研究工作者研究的重点。肉的嫩度是指肉在食用时的口感，反映了肉的质地，也成为消费者评价肉质优劣的常用指标之一。目前针对禽畜肉类的嫩度检测技术方法较多，传统的肉类嫩度评价主要有主观评价和客观评价两种方法，主观评价是由经验丰富的评审人员进行判断，评价结果受主观因素干扰，误差较大；客观评价目前主要是根据行业标准NY/T1180-2006中所述的剪切力测定法，使用嫩度剪切仪测量肉的剪切力，这种方法具有破坏性，且测量过程复杂、耗时，经过测定后的肉样失去后续使用价值，造成浪费。针对以上不足，为了改进禽畜肉类的嫩度检测技术，研究无损快速的检测方法具有十分重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种检测肉类嫩度的方法，基于气流脉冲和激光测距的嫩度快速无损检测方法，具有非破坏性、快速无损的优点。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种基于气流脉冲和激光测距的嫩度快速无损检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、样品采集及位移信息采集：在同一时间点，相同外部环境下，应用融合了气流脉冲和激光测距的禽畜肉黏弹性无损检测系统，采集不少于10个样品的位移随时间变化的数据，并形成位移曲线；S2、对S1中的每个样品按照行业标准规定的化学检测方法对其嫩度进行检测，获得嫩度理化值；S3、对S1中的位移曲线提取以下6个参数：位移曲线加载部分的位移曲线面积S1，位移曲线卸载部分的位移曲线面积S2，最大压缩位移d1，回复位移d2，瞬时加载位移变化量L1，瞬时卸载位移变化量L2；S4、采用多元函数对S1中的位移曲线进行拟合，位移曲线按照气流是否作用分为加载和卸载两部分，得到6个多元函数拟合特征参数；所述多元函数为：当0≤t≤t1时，当t1≤t时，式中：t为时间，y为位移值，t1为加载时间，即在t1时刻气流开始作用于样品表面，a1、b1、c1、a2、b2、c2为多元函数拟合特征参数，参与后述研究；S5、建立回归预测模型：对S2中测定的嫩度测定值和S3中提取的6个参数建立待建模集合，按比例分为校正集和验证集，建立回归预测模型；对S2中测定的嫩度测定值和S4中提取的6个参数建立待建模集合，按比例分为校正集和验证集，建立另一回归预测模型；对S2中测定的嫩度测定值和S3、S4中提取的一共12个特征参
数建立待建模集合，按比例分为校正集和验证集，建立又一回归预测模型；S6、比较三种回归预测模型的精度，获得嫩度预测最佳模型，利用所述预测最佳模型可获取待测禽畜肉样品嫩度预测值。在上述技术方案的基础上，步骤S1中，样品采用相同大小，且同一部位不能取样品过多。在上述技术方案的基础上，还包括步骤S7：S7、S5建立回归预测模型时，对于特征参数建模，为消除参数之间的共线性，建立回归预测模型之前，需要采用一些变量筛选方法对特征参数进行预处理。在上述技术方案的基础上，步骤S1中，气流脉冲由气泵提供，并对样品表面产生作用力；激光测距用于测量位移变化数据，通过激光位移传感器采集每个样品的位移随时间变化信息；无损检测系统的工作条件为：气泵压力为30kPa～80kPa，采样频率为50Hz，采样时间不少于12s。在上述技术方案的基础上，在步骤S2中，嫩度理化值的测定按照行业标准NY/T1180-2006规定的化学检测方法对样品的嫩度进行检测得到。在上述技术方案的基础上，在步骤S5中，校正集和验证集的比例为2～3:1。在上述技术方案的基础上，在步骤S5中，利用校正集的特征参数和嫩度理化值，建立样品嫩度的预测模型，建立预测模型采用偏最小二乘回归、多元线性回归和最小二乘支持向量机回归建模；利用验证集的特征参数、嫩度理化值和校正集模型，判断预测模型的准确度，确定针对肉类嫩度的位移变化信息最佳预测模型。在上述技术方案的基础上，在步骤S6中，判断模型准确度的参数包括校正集相关系数Rc、校正集标准偏差SEC、验证集相关系数Rv、验证集标准偏差SEP和交互验证标准偏差SECV。在上述技术方案的基础上，在步骤S7中，所述的变量筛选方法为主成分分析法、连续投影算法或岭回归分析法。本专利技术所述的基于气流脉冲和激光测距的嫩度快速无损检测方法，具有非破坏性、快速无损的优点。本专利技术所述的基于气流脉冲和激光测距的嫩度快速无损检测方法，通过气流脉冲对肉品表面造成冲击，激光测距(激光位移传感器)采集位移变化数据，然后提取位移曲线的特征参数，采用有效的特征参数预处理方法消除参数之间的共线性，建立嫩度和位移曲线之间的预测模型，用于最终检测，具有非破坏性、快速无损的优点。附图说明本专利技术有如下附图：图1 本专利技术的流程图。图2 实验采集位移曲线。图3 面积特征。图4 位移特征。图5 瞬时位移特征。图6 加载曲线。图7 加载拟合曲线。图8 卸载曲线。图9 卸载拟合曲线。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术所述的基于气流脉冲和激光测距的嫩度快速无损检测方法，具体包括如下步骤：S1、样品采集及位移信息采集：在同一时间点，相同外部环境下，应用融合了气流脉冲和激光测距的禽畜肉黏弹性无损检测系统，采集不少于10个样品的位移随时间变化的数据，并形成位移曲线；样品采用相同大小，且同一部位不能取样品过多；S2、对S1中的每个样品按照行业标准规定的化学检测方法对其嫩度进行检测，获得嫩度理化值；S3、对S1中的位移曲线提取以下6个参数：位移曲线加载部分的位移曲线面积S1，位移曲线卸载部分的位移曲线面积S2，最大压缩位移d1，回复位移d2，瞬时加载位移变化量L1，瞬时卸载位移变化量L2；S4、采用多元函数对S1中的位移曲线进行拟合，位移曲线按照气流是否作用分为加载和卸载两部分，得到6个多元函数拟合特征参数；所述多元函数为：当0≤t≤t1时，当t1≤t时，式中：t为时间，y为位移值，t1为加载时间，即在t1时刻气流开始作用于样品表面，a1、b1、c1、a2、b2、c2为多元函数拟合特征参数，参与后述研究；S5、建立回归预测模型：对S2中测定的嫩度测定值和S3中提取的6个参数建立待建模集合，按比例分为校正集和验证集，建立回归预测模型；对S2中测定的嫩度测定值和S4中提取的6个参数建立待建模集合，按比例分为校正集和验证集，建立另一回归预测模型；对S2中测定的嫩度测定值和S3、S4中提取的一共12个特征参数建立待建模集合，按比例分为校正集和验证集，建立又一回归预测
模型；S6、比较三种回归预测模型的精度，获得嫩度预测最佳模型，利用所述预测最佳模型可获取待测禽畜肉样品嫩度预测值。在上述技术方案的基础上，在步骤S1中，所述禽畜肉黏弹性无损检测系统，优选申请(专利)号CN201410770806.9中所述畜禽肉黏弹性无损检测系统，该无损检测系统融合了气流脉冲和激光测距，其中：气流脉冲由气泵提供，并对样品表面产生作用力；激光测距用于测量位移变化数据，通过激光位移传感器采集每个样品的位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于气流脉冲和激光测距的嫩度快速无损检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、样品采集及位移信息采集：在同一时间点，相同外部环境下，应用融合了气流脉冲和激光测距的禽畜肉黏弹性无损检测系统，采集不少于10个样品的位移随时间变化的数据，并形成位移曲线；S2、对S1中的每个样品按照行业标准规定的化学检测方法对其嫩度进行检测，获得嫩度理化值；S3、对S1中的位移曲线提取以下6个参数：位移曲线加载部分的位移曲线面积S1，位移曲线卸载部分的位移曲线面积S2，最大压缩位移d1，回复位移d2，瞬时加载位移变化量L1，瞬时卸载位移变化量L2；S4、采用多元函数对S1中的位移曲线进行拟合，位移曲线按照气流是否作用分为加载和卸载两部分，得到6个多元函数拟合特征参数；所述多元函数为：当0≤t≤t1时，当t1≤t时，式中：t为时间，y为位移值，t1为加载时间，即在t1时刻气流开始作用于样品表面，a1、b1、c1、a2、b2、c2为多元函数拟合特征参数，参与后述研究；S5、建立回归预测模型：对S2中测定的嫩度测定值和S3中提取的6个参数建立待建模集合，按比例分为校正集和验证集，建立回归预测模型；对S2中测定的嫩度测定值和S4中提取的6个参数建立待建模集合，按比例分为校正集和验证集，建立另一回归预测模型；对S2中测定的嫩度测定值和S3、S4中提取的一共12个特征参数建立待建模集合，按比例分为校正集和验证集，建立又一回归预测模型；S6、比较三种回归预测模型的精度，获得嫩度预测最佳模型，利用所述预测最佳模型可获取待测禽畜肉样品嫩度预测值。...

【技术特征摘要】
1.一种基于气流脉冲和激光测距的嫩度快速无损检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、样品采集及位移信息采集：在同一时间点，相同外部环境下，应用融合了气流脉冲和激光测距的禽畜肉黏弹性无损检测系统，采集不少于10个样品的位移随时间变化的数据，并形成位移曲线；S2、对S1中的每个样品按照行业标准规定的化学检测方法对其嫩度进行检测，获得嫩度理化值；S3、对S1中的位移曲线提取以下6个参数：位移曲线加载部分的位移曲线面积S1，位移曲线卸载部分的位移曲线面积S2，最大压缩位移d1，回复位移d2，瞬时加载位移变化量L1，瞬时卸载位移变化量L2；S4、采用多元函数对S1中的位移曲线进行拟合，位移曲线按照气流是否作用分为加载和卸载两部分，得到6个多元函数拟合特征参数；所述多元函数为：当0≤t≤t1时，当t1≤t时，式中：t为时间，y为位移值，t1为加载时间，即在t1时刻气流开始作用于样品表面，a1、b1、c1、a2、b2、c2为多元函数拟合特征参数，参与后述研究；S5、建立回归预测模型：对S2中测定的嫩度测定值和S3中提取的6个参数建立待建模集合，按比例分为校正集和验证集，建立回归预测模型；对S2中测定的嫩度测定值和S4中提取的6个参数建立待建模集
\t合，按比例分为校正集和验证集，建立另一回归预测模型；对S2中测定的嫩度测定值和S3、S4中提取的一共12个特征参数建立待建模集合，按比例分为校正集和验证集，建立又一回归预测模型；S6、比较三种回归预测模型的精度，获得嫩度预测最佳模型，利用所述预测最佳模型可获取待测禽畜肉样品嫩度预测值。2.如权利要求1所述的基于气流脉冲和激光测距的嫩度快速无损检测方法，其特征在于：步骤S1中，样品采用相同大小，且同一部位不能取样品过多。3.如权利要求1所述的基于气流脉冲和激光测距的嫩度快速无损检测方...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤修映，王文娟，龙园，彭彦昆，康熙龙，李岩磊，徐杨，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11