西瓜甜不甜?听声音你就知道了

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是时候展示真正的技术了!

已知成熟度高的西瓜可溶性糖含量高,根据西瓜密度和质量可以推测西瓜内可溶性固形物和气体的体积,建立成熟度和气体体积之间的关系,而敲击西瓜产生的声音反应了共振频率,共振频率和气泡的数量及分布存在联系。

也就是说,通过气泡这个中间媒介,可以建立成熟度和共振频率的关系!

成熟度←气泡→共振频率

根据观察,西瓜中的气泡与水溶液混为一体,类似于海水中的气泡,通过气泡半径可以计算共振频率,建立气泡半径和共振频率之间的关系,从而将西瓜成熟度与共振频率联系。

为了得到确切联系,我们对西瓜内部振动模态进行仿真,将西瓜内部的气泡等效成大气泡进行多次分割,使分割后的气泡在西瓜的对称轴上等间距分布,并计算每次分割后的共振频率,随着气泡的分割次数增加,共振频率趋向稳定,最后得到气泡半径和共振频率之间的关系。

西瓜甜不甜?听声音你就知道了

根据食品检测技术,成熟西瓜的频率范围为133Hz~160Hz,低于133Hz的为过熟瓜,高于160Hz为不熟瓜

我们对16个西瓜进行验证,采用糖度计测量西瓜汁的含糖量,并对基频进行修正,除去个别不可用数据,发现:糖度低的瓜基频高,而糖度高的瓜基频低

由此,我们证实共振频率和成熟度之间可以通过西瓜内部的气泡建立联系。根据挑瓜常识,声音清脆的西瓜对应高频范围,而这样的西瓜成熟度低、不甜;声音沉闷的西瓜对应低频范围,成熟度高、较甜

下次买瓜时,如果遇到质疑敲瓜不靠谱而非要切开小口亲验的朋友,记得把这篇文章转发给Ta看!

文章来源:中科院声学所微信公众号

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