如何选出一颗质地上乘、口感绵密、味美多汁的好瓜呢？
有的人第一反应就是，让老板切个小口，我尝一下不就好了吗？这样操作没毛病，前提是瓜多且好卖外加老板人足够好。
大部分人采用祖先们传下来的技巧：用手指敲一敲西瓜，声音清脆的是不熟瓜，声音沉闷的是熟瓜。
那么每次敲瓜前，你有没有思考过，这里头的挑瓜原理是什么呢？
要想成为合格的吃瓜群众，首先得明白什么是成熟度。
口感绵密，咀嚼起来有细沙粒感，水分充足而又不失甜味，这些是大多数人关注的西瓜口感，着重点体现在甜度方面，即含糖量，普遍认为可溶性糖高的西瓜成熟度高。
为什么敲击西瓜会产生不同的声音呢？
切开西瓜，我们可以发现里面有很多孔隙，西瓜中可溶性固形物占5.8~11.4%，湿基含水率为87.6~93.5%，西瓜的不同密度对应固形物含量不同。通过计算，假设西瓜内部为水溶液和气体的混合物，那么半径15cm、密度0.931g/cm的西瓜内对应气泡半径为6.16cm，证明西瓜中孔隙内为气体。
所以，气泡是西瓜中的主要振动元。当我们敲击西瓜时，声音来自西瓜内部的气泡共振。成熟度不同的西瓜，内部的气泡数量及分布也有所不同，气泡振动时对周围气泡还会产生影响，呈现在我们耳中的就是或清脆或沉闷的声音。
那么，声音和西瓜成熟度之间有何联系呢？
我们先来测评市面上一款名为“听西瓜”的APP。将手机靠在西瓜上，敲击西瓜，分析手机收集的声音信号，它的判断依据有两种：
①分析频域信号，通过频率来确定西瓜成熟度；
②观察时域信号，生西瓜的波形不规则衰减快，熟西瓜的波形上下对称，衰减慢。
这款APP的判断思路是正确的，通过分析时域或频域信号，根据频率或波形辨别成熟度。但是判断依据太过简单粗暴，对波形的规则性、西瓜的成熟度、具体判断原理定义不够清晰，误测的概率比较大。
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。
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