طراحی، ساخت و آزمایش متمرکز کننده نمایی به‌منظور اندازه گیری ویژگی های فراصوتی محصولات کشاورزی

آزمون فراصوتی یکی از روش هایی است که از آن می توان برای ارزیابی کیفیت محصولات کشاورزی استفاده کرد. تراگذر های مورد استفاده در آزمون های غیر مخرب فراصوتی، صنعتی هستند و از آنجایی که محصولات کشاورزی تضعیف کننده ی شدید امواج فراصوتی می باشند، نمی توان از این تراگذر ها در کشاورزی استفاده کرد و باید تغییراتی در آن‌ها ایجاد نمود. این کار با استفاده از هورن یا متمرکزکننده انجام می گیرد که وظیفه ی آن تمرکز انرژی در سطح کوچک و در فاصله ی معینی از تراگذر است. در این مقاله طراحی هورن نمایی با دو روش نظری و رایانه ای انجام شد و سپس ساخت و آزمایش آن برای اندازه گیری ویژگی های فراصوتی محصولات کشاورزی ارایه شد. بررسی های اولیه نشان داد که می توان با استفاده از روش رایانه‌ای هورن‌های بسیار پیچیده را با دقت بالایی طراحی کرد. در تحلیل تاثیر تعداد المان‌ها بر بسامد طبیعی هورن معلوم شد که در تعداد المان های کم، تحلیل با خطا همراه است و تا جایی که بسامد طبیعی هورن تقریباً ثابت شود باید تعداد المان ها را زیاد کرد که در این تحقیق تعداد المان لازم 300 در نظر گرفته شد. همچنین مقایسه بین روش نظری و رایانه‌ای نشان داد که روش رایانه‌ای خطای بسیار کمی (کمتر از یک درصد) دارد و نیاز به‌حل معادلات بسیار پیچیده ندارد. طبق بررسی های آماری، اثر ضخامت محصول (سیب زمینی و هویج) بر سرعت امواج فراصوتی در کاوشگر دارای هورن معنی دار نبود. در حالی که در کاوشگر بدون هورن با تغییر ضخامت نمونه، سرعت به‌طور معنی داری تغییر کرد که مطلوب نیست. بنابراین می توان گفت که تراگذر دارای هورن برای انجام آزمون های فراصوتی مناسب تر است.