基于聲學(xué)特性的裂穎雜交水稻種子檢測(cè)方法研究.pdf

1、雜交水稻種子在成熟過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生稻殼的裂穎，種子產(chǎn)生裂穎后影響發(fā)芽性能和秧苗品質(zhì)，因此如何利用裂穎水稻種子與正常水稻種子物理特性差異把兩者區(qū)分開(kāi)來(lái)，成為解決裂穎水稻種子種用性能降低的有效途徑。本文的研究目的是探索一種利用雜交水稻種子碰撞聲學(xué)特性對(duì)裂穎雜交水稻種子進(jìn)行檢測(cè)的方法。
　　本文首先探索裂穎水稻種子的聲學(xué)檢測(cè)方法。正常雜交水稻種子穎殼能夠完好的包裹著內(nèi)核，而裂穎種子的穎殼開(kāi)裂，這個(gè)物理性質(zhì)的差異將導(dǎo)致正常雜交水稻種

2、子和裂穎雜交水稻種子在下落撞擊到碰撞板時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的聲音信號(hào)。根據(jù)聲學(xué)檢測(cè)原理和水稻種子物理特性，研制了裂穎水稻種子聲學(xué)檢測(cè)裝置，該裝置能夠達(dá)到調(diào)節(jié)種子下落高度、聲音傳感器與傾斜碰撞玻璃板之間距離，同時(shí)可更換碰撞板，外界噪聲對(duì)聲音傳感器影響小。對(duì)正常雜交水稻種子和裂穎雜交水稻種子聲學(xué)特性進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，正常雜交水稻種子撞擊玻璃板后其產(chǎn)生的電壓幅值普遍高于裂穎雜交水稻種子，當(dāng)下落高度H為150mm，聲音傳感器與傾斜碰撞玻璃板之間距

3、離h為20mm時(shí)試驗(yàn)效果最佳，對(duì)新兩優(yōu)6380雜交水稻種子的綜合識(shí)別率達(dá)到88％，兩優(yōu)6326雜交水稻種子的綜合識(shí)別率達(dá)到92％。在最優(yōu)工作條件下正常雜交水稻種子和裂穎雜交水稻種子平均識(shí)別率分別達(dá)到92％、90.67％。討論了不同的碰撞板的識(shí)別效果，碰撞板分別為玻璃板、0.5mm厚金屬板、1mm厚金屬板，其中以玻璃板的識(shí)別效果最佳。
　　其次，通過(guò)聲音傳感器采集正常和裂穎雜交水稻種子的碰撞聲學(xué)信號(hào)，對(duì)聲學(xué)信號(hào)在時(shí)域和頻域進(jìn)行信號(hào)處

4、理，確定區(qū)分正常和裂穎雜交水稻種子的顯著因子分別為:最大電壓幅值、短時(shí)能量峰值、短時(shí)平均幅度峰值、功率譜密度、功率譜密度最小值。
　　最后，根據(jù)確定的顯著因子，運(yùn)用MATLAB構(gòu)建基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別判斷模型，并依據(jù)該判別模型識(shí)別正常和裂穎雜交水稻種子。
　　該判別模型對(duì)5個(gè)品種的雜交水稻的正常和裂穎種子實(shí)現(xiàn)了有效的區(qū)分。針對(duì)每個(gè)雜交水稻品種樣本所構(gòu)建的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別模型的識(shí)別效果是比較好的:對(duì)兩優(yōu)108、Y兩優(yōu)900、兩

5、優(yōu)6326、新兩優(yōu)6380、鎮(zhèn)秈優(yōu)184的綜合識(shí)別正確率達(dá)到95.2％、91.6％、93.7％、92.5％、90.8％。針對(duì)每個(gè)雜交水稻品種的非樣本的檢測(cè)效果也較好，其中對(duì)兩優(yōu)108、Y兩優(yōu)900、鎮(zhèn)秈優(yōu)184的識(shí)別總正確率為94％，對(duì)新兩優(yōu)6380、兩優(yōu)6326識(shí)別總正確率為92％、88％。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)所構(gòu)建的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別模型比單一的依靠電壓幅值來(lái)區(qū)分正常和裂穎雜交水稻種子的綜合識(shí)別率提高了2％。
　　本研究說(shuō)明能夠利用雜交水稻