一種檢測肉類系水力的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種檢測肉類系水力的方法，包括如下步驟：S1、采集位移變化數(shù)據(jù)；S2、理化實(shí)驗(yàn)測系水力值；S3、對S1中的位移曲線提取6個參數(shù)；S4、采用多元函數(shù)對S1中的位移曲線進(jìn)行擬合，得到6個多元函數(shù)擬合特征參數(shù)；S5、對S3和S4中提取的一共12個特征參數(shù)采用主成分分析，選取累計貢獻(xiàn)率大于等于85％的主成分作為后續(xù)建立模型的主成分；S6、建立樣品集，按比例分為校正集和驗(yàn)證集；利用校正集建立樣品系水力的預(yù)測模型；利用驗(yàn)證集評價預(yù)測模型的準(zhǔn)確度。本發(fā)明，基于氣流脈沖檢測禽畜肉類系水力，通過激光位移傳感器采集位移變化數(shù)據(jù)，建立系水力和位移變化曲線之間的預(yù)測模型，用于最終檢測，具有非破壞性、快速無損的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種檢測肉類系水力的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及禽畜肉類的無損檢測領(lǐng)域，具體說是一種檢測肉類系水力的方法。尤 指基于氣流脈沖檢測禽畜肉類系水力的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，針對禽畜肉類的系水力檢測方法，早期的研究主要分為兩種:一種是對肉品 本身施加外部力來衡量系水力值，另一種是不對肉品本身施加外部力而是通過測定肉品本 身的成分和特性來衡量系水力值;不論是否對肉品本身施加外部力，檢測過程中都會對肉 品造成一定程度的破壞，影響肉品后續(xù)食用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種檢測肉類系水力的方 法，基于氣流脈沖檢測禽畜肉類系水力，具有非破壞性、快速無損的優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：
[0005] -種檢測肉類系水力的方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0006] S1、應(yīng)用融合了氣流脈沖和激光測距的禽畜肉黏彈性無損檢測系統(tǒng)，采集不少于 10個樣品的位移隨時間變化的數(shù)據(jù)，并形成位移曲線；
[0007] S2、對S1中的每個樣品通過理化實(shí)驗(yàn)測得其系水力化學(xué)測定值；
[0008] S3、對S1中的位移曲線提取以下6個參數(shù)：
[0009] 位移曲線加載部分的位移曲線面積S1，
[0010] 位移曲線卸載部分的位移曲線面積S2，
[0011 ] 最大壓縮位移dl，
[0012] 回復(fù)位移d2，
[0013]瞬時加載位移變化量L1，
[0014] 瞬時卸載位移變化量L2;
[0015] S4、采用多元函數(shù)對S1中的位移曲線進(jìn)行擬合，得到6個多元函數(shù)擬合特征參數(shù)；
[0016]所述多元函數(shù)為：
[0019] 式中：t為時間，y為位移值，ti為加載時間，即在ti時刻氣流開始作用于樣品表面， 為多元函數(shù)擬合特征參數(shù)，參與后述研究；
[0020] S5、對S3和S4中提取的一共12個特征參數(shù)采用主成分分析，選取累計貢獻(xiàn)率大于 等于85%的主成分作為后續(xù)建立模型的主成分；
[0021] S6、將S5中選取的所有樣品的主成分與系水力化學(xué)測定值一一對應(yīng)建立樣品集， 按比例分為校正集和驗(yàn)證集；
[0022]利用校正集的主成分?jǐn)?shù)據(jù)信息和系水力化學(xué)測定值，建立樣品系水力的預(yù)測模 型；
[0023] 利用驗(yàn)證集的主成分?jǐn)?shù)據(jù)信息、系水力的化學(xué)測定值和模型參數(shù)評價預(yù)測模型的 準(zhǔn)確度，確定針對肉類系水力的位移變化信息最佳預(yù)測模型。
[0024] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述禽畜肉黏彈性無損檢測系統(tǒng)中，氣流脈沖由氣栗 提供，并對樣品表面產(chǎn)生作用力;激光位移傳感器用于測量位移變化數(shù)據(jù)，采集每個樣品的 位移隨時間變化信息。
[0025] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，氣栗壓力為30kPa~80kPa，采樣頻率為50Hz，采樣時間 不少于12s。
[0026] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在步驟S2中，系水力化學(xué)測定值采用滴水損失法、蒸煮 損失法或壓力法測得。
[0027] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在步驟S5中，參與主成分分析的12個特征參數(shù)分別是 SI、S2、dl、d2、Ll、L2、al、bl、cl、a2、b2、c2〇
[0028] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在步驟S6中，校正集和驗(yàn)證集的比例為2~3:1。
[0029]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在步驟S6中，利用校正集的主成分?jǐn)?shù)據(jù)信息和系水力 化學(xué)測定值，建立樣品系水力的預(yù)測模型，建立預(yù)測模型采用偏最小二乘回歸和多元線性 回歸建模；
[0030] 利用驗(yàn)證集的主成分?jǐn)?shù)據(jù)信息、系水力的化學(xué)測定值和模型參數(shù)評價預(yù)測模型的 準(zhǔn)確度，確定針對肉類系水力的位移變化信息最佳預(yù)測模型。
[0031] 本發(fā)明所述的檢測肉類系水力的方法，基于氣流脈沖檢測禽畜肉類系水力，通過 激光位移傳感器采集位移變化數(shù)據(jù)，建立系水力和位移變化曲線之間的預(yù)測模型，用于最 終檢測，具有非破壞性、快速無損的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0032] 本發(fā)明有如下附圖：
[0033]圖1本發(fā)明的流程圖。
[0034]圖2實(shí)驗(yàn)采集位移曲線。
[0035] 圖3面積特征。
[0036] 圖4位移特征。
[0037] 圖5瞬時位移特征。
[0038]圖6加載曲線。
[0039]圖7加載擬合曲線。
[0040] 圖8卸載曲線。
[00411圖9卸載擬合曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0043] 如圖1所示，本發(fā)明所述的檢測肉類系水力的方法，包括如下步驟：
[0044] S1、采集位移變化數(shù)據(jù):應(yīng)用融合了氣流脈沖和激光測距的禽畜肉黏彈性無損檢 測系統(tǒng)，采集不少于10個樣品的位移隨時間變化的數(shù)據(jù)，并形成位移曲線；
[0045] S2、理化實(shí)驗(yàn)測系水力值:對S1中的每個樣品通過理化實(shí)驗(yàn)測得其系水力化學(xué)測 定值；
[0046] S3、對S1中的位移曲線提取以下6個參數(shù)：
[0047] 位移曲線加載部分的位移曲線面積S1，
[0048] 位移曲線卸載部分的位移曲線面積S2，
[0049] 最大壓縮位移dl，
[0050] 回復(fù)位移d2，
[00511瞬時加載位移變化量L1，
[0052] 瞬時卸載位移變化量L2;
[0053] S4、采用多元函數(shù)對S1中的位移曲線進(jìn)行擬合，得到6個多元函數(shù)擬合特征參數(shù)；
[0054]所述多元函數(shù)為：
[0057]式中：t為時間，y為位移值，t為加載時間，即在t時刻氣流開始作用于樣品表面， 為多元函數(shù)擬合特征參數(shù)，參與后述研究；
[0058] S5、對S3和S4中提取的一共12個特征參數(shù)采用主成分分析，選取累計貢獻(xiàn)率大于 等于85%的主成分作為后續(xù)建立模型的主成分；
[0059] S6、將S5中選取的所有樣品的主成分與系水力化學(xué)測定值一一對應(yīng)建立樣品集， 按比例分為校正集和驗(yàn)證集；
[0060] 利用校正集的主成分?jǐn)?shù)據(jù)信息和系水力化學(xué)測定值，建立樣品系水力的預(yù)測模 型；
[0061] 利用驗(yàn)證集的主成分?jǐn)?shù)據(jù)信息、系水力的化學(xué)測定值和模型參數(shù)評價預(yù)測模型的 準(zhǔn)確度，確定針對肉類系水力的位移變化信息最佳預(yù)測模型。
[0062] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述禽畜肉黏彈性無損檢測系統(tǒng)，優(yōu)選申請（專利）號 CN201410770806.9中所述畜禽肉黏彈性無損檢測系統(tǒng)，該無損檢測系統(tǒng)融合了氣流脈沖和 激光測距，其中：
[0063]氣流脈沖由氣栗提供，并對樣品表面產(chǎn)生作用力；
[0064]激光位移傳感器用于測量位移變化數(shù)據(jù)，采集每個樣品的位移隨時間變化信息； [0065]該無損檢測系統(tǒng)的工作條件為:氣栗壓力為30kPa~80kPa，采樣頻率為50Hz，采樣 時間不少于12s。
[0066] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在步驟S2中，系水力化學(xué)測定值采用滴水損失法、蒸煮 損失法或壓力法測得。
[0067] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，如圖3所示，在步驟S3中，位移曲線加載部分的位移曲 線面積S1為氣流開始作用至氣流停止作用時間內(nèi)位移曲線與y = 0所圍成的面積，位移曲線 卸載部分的位移曲線面積S2為氣流停止作用至位移曲線趨于平行(位移值趨于一恒定值） 的時間（t不少于7s)內(nèi)位移曲線與y = 0所圍成的面積，易知位移曲線加載部分的位移曲線 面積S1和位移曲線卸載部分的位移曲線面積S2與作用時間相關(guān)；
[0068] 如圖4所示，在步驟S3中，最大壓縮位移dl是未加載時位移值與位移最低點(diǎn)的位移 差，回復(fù)位移d2是卸載后位移逐漸恢復(fù)為一恒定值與位移最低點(diǎn)的位移差；
[0069]如圖5所示，在步驟S3中，瞬時加載位移變化量L1是指樣品在氣流作用下某一固定 時間（時間t在0.02s-0.06s之間）內(nèi)的瞬時位移壓縮量，瞬時卸載位移變化量L2是指樣品在 氣流消失作用后的同一固定時間（時間t在0.02s-0.06s之間）內(nèi)的瞬時位移回復(fù)量。
[0070] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在步驟S5中，參與主成分分析的12個特征參數(shù)分別是 SI、S2、dl、d2、Ll、L2、al、bl、cl、a2、b2、c2〇
[0071] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在步驟S6中，校正集和驗(yàn)證集的比例為2~3:1，優(yōu)選3: 1〇
[0072]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在步驟S6中，利用校正集的主成分?jǐn)?shù)據(jù)信息和系水力 化學(xué)測定值，建立樣品系水力的預(yù)測模型，建立預(yù)測模型采用偏最小二乘回歸和多元線性 回歸建模；
[0073] 利用驗(yàn)證集的主成分?jǐn)?shù)據(jù)信息、系水力的化學(xué)測定值和模型參數(shù)評價預(yù)測模型的 準(zhǔn)確度，確定針對肉類系水力的位移變化信息最佳預(yù)測模型。
[0074] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有以下有益效果:樣品位移數(shù)據(jù)形成的曲線分為加載曲 線和卸載曲線兩部分，經(jīng)過分別提取位移曲線特征參數(shù)以及曲線擬合的方法，對所有特征 參數(shù)采用主成分分析的方法提取貢獻(xiàn)率超過85 %的主成分，建立系水力化學(xué)測定值與位移 變化曲線之間的預(yù)測模型，并最終用于未知系水力肉品的檢測。該方法可以建立肉類系水 力新的檢測方法，通過該方法直接得到肉類系水力值。
[0075] 以下通過60個樣品的實(shí)例進(jìn)行說明：
[0076] (1)、樣品位移彳目息米集
[0077]步驟S1中，應(yīng)用申請?zhí)枮?01410770806.9的禽畜肉黏彈性無損檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng) 融合氣流脈沖和激光測距的方法，其中氣流脈沖由氣栗提供，并對樣品表面產(chǎn)生作用力;激 光位移傳感器用于測量位移變化，采集每個樣品的位移隨時間變化信息。氣栗壓力為 70kPa，采樣頻率為50Hz，即采集裝置每隔0.02s采集一個位移數(shù)據(jù)，采集時間為15s，從第3s 開始?xì)饬鲗悠樊a(chǎn)生作用，第5s氣流停止，位移開始恢復(fù)，共采集15s的數(shù)據(jù)作為待分析數(shù) 據(jù)。以0mm作為位移基準(zhǔn)，激光位移傳感器采集的是位移變化絕對值，形成的曲線為負(fù)向位 移曲線，如圖2所示。
[0078] (2)系水力理化值測定
[0079] 步驟S2中，對采集完位移曲線的樣品用滴水損失法測定系水力理化值，最好盡快， 以避免樣品在空氣中放置太久影響結(jié)果。
[0080] (3)曲線參數(shù)提取
[0081] 步驟S3中，根據(jù)氣流加載、卸載時間，將采集的位移曲線分為加載曲線(3s~5s)和 卸載曲線（5s~15s)兩部分，如圖2所示，位移曲線加載部分的位移曲線面積S1為3s~5#寸 間內(nèi)位移曲線與y = 〇所圍成的面積，位移曲線卸載部分的位移曲線面積S2為5s~15s內(nèi)位 移曲線與y = 0所圍成的面積。位移的最大壓縮量dl、最大回復(fù)量d2由曲線圖形特征直接提 取。
[0082] 瞬時位移取的是在氣流開始作用下0.04s內(nèi)的瞬時位移壓縮量L1和在氣流消失作 用(第5s)后的0.04s內(nèi)的瞬時位移回復(fù)量L2。
[0083] (4)多元函數(shù)擬合
[0084]步驟S4中，對曲線進(jìn)行多元函數(shù)擬合，具體采用的多元函數(shù)如下：
[0087] 式中：t為時間，y為位移值，為加載時間，即在t時刻氣流開始作用于樣品表面， ai、bi、ci、a2、b2、C2為多元函數(shù)擬合特征參數(shù)，參與后述研究。
[0088] 加載曲線和擬合后加載曲線分別如圖6、圖7所示，卸載曲線和擬合后卸載曲線分 別如圖8、圖9所示。
[0089] (5)主成分分析
[0090]步驟S5中，對步驟S3和步驟S4中提取的所有特征參數(shù)應(yīng)用主成分分析，提取出前3 個主成分，貢獻(xiàn)率分別為45.42%、33.99%、10.92%，累計貢獻(xiàn)率達(dá)90.32%。
[0091] (6)校正集和驗(yàn)證集的劃分
[0092] 步驟S6中，對樣品主成分進(jìn)行分組，按照3:1的比例，兩組分別為45個和15個。
[0093] (7)模型的評價
[0094]步驟S6中，在建模前，先對步驟S5中提取出的主成分進(jìn)行還原，對還原后的主成分 進(jìn)行建模，建模采用偏最小二乘回歸建模(PLSR)和多元線性回歸(MLR)兩種方法，建模結(jié)果 如下表1所示。一般校正集相關(guān)系數(shù)(R。）、驗(yàn)證集相關(guān)系數(shù)(R v)值越大越好，校正集標(biāo)準(zhǔn)偏差 (SEC )、驗(yàn)證集標(biāo)準(zhǔn)偏差（SEP)值越小越好。由表1結(jié)果可得偏最小二乘回歸建模結(jié)果更好， 故而偏最小二乘回歸建立的模型可以用于預(yù)測肉類系水力。
[0095]表1系水力建模結(jié)果
[0096]
[0097] 綜上所述，本發(fā)明提供一種檢測肉類系水力的方法，應(yīng)用融合氣流脈沖和激光傳 感器的方法采集樣品位移數(shù)據(jù)，對位移曲線進(jìn)行擬合，得到多元函數(shù)特征參數(shù)，并提取曲線 其他特征參數(shù)，對所有參數(shù)提取主成分并進(jìn)行分組，對校正集建立系水力值與被提取主成 分之間的模型，并應(yīng)用于驗(yàn)證集進(jìn)行預(yù)測，通過比較得到偏最小二乘方法建模效果更佳，驗(yàn) 證集相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.8077。該方法可以建立系水力與位移曲線之間的模型，并可以對樣品 系水力值進(jìn)行判定。
[0098] 本發(fā)明的實(shí)施例是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā) 明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。選 擇和描述實(shí)施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。
[0099] 本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種檢測肉類系水力的方法，其特征在于，包括如下步驟： 51、 應(yīng)用融合了氣流脈沖和激光測距的禽畜肉黏彈性無損檢測系統(tǒng)，采集不少于10個 樣品的位移隨時間變化的數(shù)據(jù)，并形成位移曲線； 52、 對S1中的每個樣品通過理化實(shí)驗(yàn)測得其系水力化學(xué)測定值； 53、 對S1中的位移曲線提取以下6個參數(shù)： 位移曲線加載部分的位移曲線面積S1， 位移曲線卸載部分的位移曲線面積S2， 最大壓縮位移dl， 回復(fù)位移d2， 瞬時加載位移變化量L1， 瞬時卸載位移變化量L2; 54、 采用多元函數(shù)對S1中的位移曲線進(jìn)行擬合，得到6個多元函數(shù)擬合特征參數(shù)； 所述多元函數(shù)為：式中：t為時間，y為位移值，ti為加載時間，即在ti時刻氣流開始作用于樣品表面，ai、bi、 (^、&2、132、(32為多元函數(shù)擬合特征參數(shù)，參與后述研究； 55、 對S3和S4中提取的一共12個特征參數(shù)采用主成分分析，選取累計貢獻(xiàn)率大于等于 85%的主成分作為后續(xù)建立模型的主成分； 56、 將S5中選取的所有樣品的主成分與系水力化學(xué)測定值一一對應(yīng)建立樣品集，按比 例分為校正集和驗(yàn)證集； 利用校正集的主成分?jǐn)?shù)據(jù)信息和系水力化學(xué)測定值，建立樣品系水力的預(yù)測模型； 利用驗(yàn)證集的主成分?jǐn)?shù)據(jù)信息、系水力的化學(xué)測定值和模型參數(shù)評價預(yù)測模型的準(zhǔn)確 度，確定針對肉類系水力的位移變化信息最佳預(yù)測模型。2. 如權(quán)利要求1所述的檢測肉類系水力的方法，其特征在于:所述禽畜肉黏彈性無損檢 測系統(tǒng)中，氣流脈沖由氣栗提供，并對樣品表面產(chǎn)生作用力;激光位移傳感器用于測量位移 變化數(shù)據(jù)，采集每個樣品的位移隨時間變化信息。3. 如權(quán)利要求2所述的檢測肉類系水力的方法，其特征在于：氣栗壓力為30kPa~ 80kPa，采樣頻率為50Hz，采樣時間不少于12s。4. 如權(quán)利要求1所述的檢測肉類系水力的方法，其特征在于:在步驟S2中，系水力化學(xué) 測定值采用滴水損失法、蒸煮損失法或壓力法測得。5. 如權(quán)利要求1所述的檢測肉類系水力的方法，其特征在于:在步驟S5中，參與主成分 分析的 12 個特征參數(shù)分別是 Sl、S2、dl、d2、Ll、L2、al、bl、cl、a2、b2、c2。6. 如權(quán)利要求1所述的檢測肉類系水力的方法，其特征在于:在步驟S6中，校正集和驗(yàn) 證集的比例為2~3:1。7. 如權(quán)利要求1所述的檢測肉類系水力的方法，其特征在于:在步驟S6中，利用校正集 的主成分?jǐn)?shù)據(jù)信息和系水力化學(xué)測定值，建立樣品系水力的預(yù)測模型，建立預(yù)測模型采用 偏最小二乘回歸和多元線性回歸建模； 利用驗(yàn)證集的主成分?jǐn)?shù)據(jù)信息、系水力的化學(xué)測定值和模型參數(shù)評價預(yù)測模型的準(zhǔn)確 度，確定針對肉類系水力的位移變化信息最佳預(yù)測模型。
【文檔編號】G01N33/12GK105866360SQ201610196151
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】湯修映, 王文娟, 龍園, 彭彥昆, 康熙龍, 徐楊
【申請人】中國農(nóng)業(yè)大學(xué)