注水肉检测系统数据处理方法研究

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注水肉是指不法商贩为牟取暴利向宰杀前或宰杀后的禽畜体内注水以增加重量的鲜肉,成为严重威胁人民身体健康的一大公害。传统的注水肉检测方法(感官检测法,超声波检测法、近红外光谱法)存在缺陷,生物电阻抗谱(BIS)技术可以准确反映鲜肉注水引起的肉品导电频率特性变化,为此本文探索性的设计了一种基于BIS测量的注水肉检测系统,重点研究了系统涉及的FIR数字滤波、注水肉识别等数据处理方法,主要研究内容如下:(1)设计了基于BIS测量原理的注水肉检测系统,该系统以FPGA芯片EP4CE15F17C8为控制核心,控制AD9744生成多频率正弦波(Multisine)激励信号,同时控制AD9248同步采样激励和响应信号,进行FIR滤波后由USB上传到上位机,经FFT处理后得到等间隔频率为16kHz,频率范围为16kHz-1024kHz的2048点BIS幅频特性和相频特性。(2)设计了基于FPGA的FIR数字滤波器。首先,将FIR数字滤波器的一般公式按照分布式算法(DA)进行优化。其次,通过FDATool提取滤波器系数。接着,使用Quartus II软件设计了顶层模块、地址模块、查找表模块、移位相加模块以实现滤波,并使用Modelsim软件进行波形仿真验证功能实现。最后,利用纯电阻和三元件的BIS测量值和标准值对该检测系统进行了标定,标定幅值误差在1.2%以内,标定相位误差在0.4°以内。(3)实现了注水肉和肉品新鲜度的识别。首先,通过自制检测仪对新鲜肉(猪、牛、羊)注水前后的BIS进行测量,并用标准阻抗仪对新鲜肉注水前后的标准阻抗幅值进行测量,采用偏最小二乘法(PLS)建立校正集和预测集的BIS和标准阻抗值的校正模型和预测模型识别注水肉,识别率为100%。其次,每隔30min使用自制检测仪对新鲜肉的BIS进行测量,时间持续48h,采用PLS建立校正集和预测集的阻抗谱和时间的校正模型和预测模型来区分肉品新鲜度,准确度为100%。本文验证了 BIS测量技术识别注水肉的可行性,为下一步实现便携式注水肉检测仪奠定了理论和实践基础。
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