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储粮害虫活动声信号特征研究

秦昕  
【摘要】:我国是农业大国,粮食储藏工作不仅关系着军需民食,也关系着国家安全和社会稳定,做好粮食储藏工作意义重大。 粮食在储藏过程中,常因害虫的侵害而造成损失。联合国粮农组织调查数据显示,全世界粮食每年因虫害损失5%,如果人力、物力和技术跟不上,可能会达到20~30%;而我国作为世界上粮食生产、储藏及消费大国,因害虫侵害而造成的储粮损失更是高达8%~10%,这就使粮食产后储藏工作日趋紧迫,提高粮食储藏水平迫在眉睫,及早检测出储粮害虫的种类和数量意义重大。 在多种储粮害虫检测方法中,基于声信号的储粮害虫检测法以其轻便、环保、简单、无损、快速和灵活性备受青睐。 本论文以储粮害虫为研究对象,设计储粮害虫活动声信号采集装置,分别采用功率谱分析方法和小波包分解法进行储粮害虫活动声信号的特征研究,对不同温度下粮虫活动声特征进行了深入对比和1分析,为建立储粮害虫声特征数据库,实现储粮害虫的自动化检测提供了有效依据。 本文的研究主要包括以下几个方面: (1)介绍储粮害虫活动声信号的研究背景及意义,概述储粮害虫检测方法的研究现状,重点综述储粮害虫活动声信号检测法在国内外的研究现状。 (2)介绍玉米象和米象的形态及习性特征,并对本研究所设计的声信号采集系统进行详细说明,主要包括采集系统所用的硬件装置、计算机录音软件的设置以及储粮害虫活动声信号的具体采集过程。 (3)对储粮害虫活动声信号进行功率谱估计,提取其功率谱特征并进行分析。结果表明:27℃时,小麦中米象成虫活动声功率谱谱峰所处频率分别为172.3Hz、409.1Hz、1077.0Hz,小麦中玉米象成虫活动声功率谱峰所处频率分别为193.8Hz、430.7Hz、990.5Hz,玉米中玉米象成虫活动声功率谱谱峰所处频率分别为236.9Hz和1012.0Hz,薏米中米象幼虫活动声功率谱峰所处频率分别为344.5Hz和990.5Hz。通过对不同温度下储粮害虫活动声功率潜特征的研究发现,虫种和粮种都会影响粮虫的活动声特征;不同温度下粮虫活动声功率谱谱峰所处频段存在差异 (4)对储粮害虫活动声信号进行小波包分解特征研究。从节点能量、节点能量比和信号能量熵的角度对储粮害虫活动声信号进行分析。 实验通过对比同一温度下玉米象成虫在小麦和玉米中的活动声信号在对应分解节点上的能量特征、能量比特征,得到两类信号此温度下存在差异的频段。同时通过计算信号能量熵,得到24~29℃各温度下玉米象成虫分别在小麦和玉米中活动声信号能量熵平均值的统计规律,以及26~29℃各温度下米象幼虫在薏米中活动声信号节点能量平均值、节点能量比平均值和信号能量熵平均值的统计规律。


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