طيف غالب پاسخ آكوستيك گردو به ضربه غير مخرب

Major spectrum of Walnut acoustical response to a non destructive impact

تعيين ويژگيهاي كمي و كيفي محصولات كشاورزي داراي كاربرد هاي متعددي است. بويژه در فرايندهاي پيوسته و (Online) ، اندازه گيري سريع و دقيق اين خواص جزء الزامات اساسي و روبه پيشرفت ميباشد. اما معمولا جمع اين دو خواسته باعث گران شدن يا مخرب بودن اندازه گيري ها ميشود. در ميان روشهاي اندازه گيري غير مخرب و ارزان، آزمونهاي صوتي و فرا صوتي، جايگاه ويژه اي داشته و به سرعت در حال گسترش هستند. مخصوصا ارزاني آنها باعث توجه بيشتر محققين شده است. در چند سال اخير پاسخ آكوستيك بسياري از محصولات آبدار كشاورزي از جمله هندوانه، سيب، گلابي، هلو وغيره مورد شناسايي و تجزيه و تحليل قرار گرفته است. خشكبار ، از جمله پسته به علت پيچيدگي طيف آكوستيكي، كمتر مورد توجه بوده و در اين ميان، گردو براي اولين بار در مقاله حاضر مورد آزمايش آكوستيك قرار ميگيرد. در اين تحقيق، صداي برخورد گردو با سطح صلب فولادي در حوزه زمان ضبط گرديد. سپس صوت حاصله به روش تبديل سريع فوريه مورد تجزيه قرار گرفته و به اجزاء تشكيل دهنده آن تفكيك شده است. در نهايت طيفهاي فركانسي غالب در پا سخ آكوستيك شناسايي گشته و به عنوان فركانسهاي شاخص يا امضاي گردو معرفي گشتند. در عين حال تاثير برخي ويژگيهاي فيزيكي گردو شامل جرم، حجم، جرم حجمي و كرويت، بر طيف آكوستيك گردو مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمونهاي انجام گرفته بر روي گردوهاي مختلف با شكلها و ارقام متفاوت نشان داد كه پاسخ آكوستيك گردو به ضربه غير مخرب، در حوزه زمان، موج ميرا شونده اي با زمان ميرايي در حدود 7 ميلي ثانيه است. اين موج، در حوزه فركانس بسته به جرم و حجم گردو داراي طيفهاي شاخصي است كه اصلي ترين آنها به ترتيب در حدود 2 و 9 كيلو هرتز است. همچنين مشخص شد كه اين فركانسها و ساير طيفهاي بدست آمده در تجزيه فركانسي، نسبت به حجم وجرم گردو واكنش نشان داده و داراي تغييرات نسبي هستند. بنابر اين احتمالا ميتوانند به عنوان يك معيار براي اندازه گيري سريع وغير مخرب اين ويژگيها كاربرد داشته باشند. همچنين مشخص شد كه شكل ظاهري گردوها (گرد، يا دراز بودن) روي پاسخ آكوستيك آنها تاثير قابل توجهي ندارد، آزمايشات نشان دادند كه تاثير اين پارامتر ، روي توليد صوت واجزاي فركانسي طيف آكوستيك، در مقايسه با حجم وجرم گردو بسيار ناچيز بوده و در مقام مقايسه، براي موارد نزديك به هم قابل چشم پوشي است. نتايج تحقيق حاضر، مقدمه اي بر طيف سنجي آكوستيك اين محصول گران قيمت بوده و ميتواند به عنوان يك ابزار، در جهت مكانيزاسيون سريع، غير مخرب و ارزان براي اين محصول بومي، مورد استفاده قرار بگيرد.

Determination of physical properties of agricultural products especially in online processing has several applications. In traditional measuring systems, sum of speed and precision together usually caused expensiveness or destructiveness of measurements. Among of the non-destructive and non-expensive measuring methods, acoustic and ultrasonic testing has important and progressive stage. Spectrums of acoustic response of several fruit such as watermelon, apple, pear, peach, etc. are determined in recent years. Works on diary product such as pistachio are less because of complexity of their spectrum. Walnut is studying for the first time in this paper. In this study, saved acoustic response of non-destructive impacting between walnut and steel solid surface in time domain. Then this sound analyzed by Fast Fourier Transform (FFT) method and synthesized to its frequency components. Finally major spectrums of Walnut acoustical response to a non-destructive impact recognized and named by “ Walnut Signature Frequency ”. Effect of some physical properties of walnut, such as mass, volume, density and sphericity on its spectrum was studied. This study shows that Walnut acoustical response to a nondestructive impact in time domain is a sinusoidal damping wave with about 7 ms duration. In frequency domain several spectrums observed depend of walnut physical properties. Major spectrums were about 2 and 4 kHz. Walnut spectrum affected by volume and mass significantly so may be used for quick and nondestructive measurement of these properties practically. Sphericity of walnuts has no significant influence in frequency spectrum and may be neglect in practical applications. Results of this experiment are introduction to spectrum analyzing of walnut and can be used as a tool for quick, non-destructive and non- expensive mechanization of this Persian native product.