電磁超音波による農産物の非破壊・非接触硬度計測に関する基礎的研究

前年度の実験では,自作した電磁超音波センサを用いて,非接触で金属板中に超音波を励起できることを確認した.今年度は実際に農産物・食品を用いた計測を行った.試料を直径20mm,厚み約5mmに整形した試料の片面に,試作した電磁超音波センサを試料との間隔が約1mm程度になるように配置し,反対面に共振周波数140kHzの圧電素子を接触させ振動の検出を行った.電解質を成分として含む豆腐,ハム,ダイコンの漬物,そして農産物としてダイコン,バナナ,バレイショ,温州ミカンを用いて計測したところ,センサへの信号入力に伴なう電気的なノイズのレベルの方が高く,振動を検出することは出来なかった.センサと試料を接触させるか,あるいは間に電解質を含むカップリング材(食塩水など)を挟むと,豆腐,ハム,ダイコンの漬物については検出することができた.この受信波形は,電磁超音波センサへの入力時点から遅れて受信していること,及び試料厚にほぼ比例して受信までの時間も増加していることから試料中を伝播してきた波形であると考えられる.一方,ダイコン,バナナ,バレイショ,温州ミカンについては振動を検出することは出来なかった.農産物中に振動が励起されていたとしても,組織内ガスの存在に起因する減衰により検出できなかった可能性もある.接触させた場合にのみ検出できたことから,センサ内部のコイル自身が振動した可能性が考えられる.しかし果肉より減衰の小さなガラス板で計測したところ,センサを接触させても検出することができなかった.このため食品内部での電磁超音波励起の可能性を否定することはまだできない.現在,永久磁石をさらに強力な電磁石に変更し,またコイル部へより大きな電流が流れるよう計測系を改造してSN比を改善し,食品内部に励起された振動が電磁超音波かどうか検討中である.また検出部にも同センサが利用できるかについても検討を行っている.

前年度の実験では,自作した電磁超音波センサを用いて,非接触で金属板中に超音波を励起できることを確認した.今年度は実際に農産物・食品を用いた計測を行った.試料を直径20mm,厚み約5mmに整形した試料の片面に,試作した電磁超音波センサを試料との間隔が約1mm程度になるように配置し,反対面に共振周波数140kHzの圧電素子を接触させ振動の検出を行った.電解質を成分として含む豆腐,ハム,ダイコンの漬物,そして農産物としてダイコン,バナナ,バレイショ,温州ミカンを用いて計測したところ,センサへの信号入力に伴なう電気的なノイズのレベルの方が高く,振動を検出することは出来なかった.センサと試料を接触させるか,あるいは間に電解質を含むカップリング材(食塩水など)を挟むと,豆腐,ハム,ダイコンの漬物については検出することができた.この受信波形は,電磁超音波センサへの入力時点から遅れて受信していること,及び試料厚にほぼ比例して受信までの時間も増加していることから試料中を伝播してきた波形であると考えられる.一方,ダイコン,バナナ,バレイショ,温州ミカンについては振動を検出することは出来なかった.農産物中に振動が励起されていたとしても,組織内ガスの存在に起因する減衰により検出できなかった可能性もある.接触させた場合にのみ検出できたことから,センサ内部のコイル自身が振動した可能性が考えられる.しかし果肉より減衰の小さなガラス板で計測したところ,センサを接触させても検出することができなかった.このため食品内部での電磁超音波励起の可能性を否定することはまだできない.現在,永久磁石をさらに強力な電磁石に変更し,またコイル部へより大きな電流が流れるよう計測系を改造してSN比を改善し,食品内部に励起された振動が電磁超音波かどうか検討中である.また検出部にも同センサが利用できるかについても検討を行っている.