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바이오시스템공학 = Journal of biosystems engineering v.35 no.3, 2010년, pp.189 - 196   피인용횟수: 1
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과실 경도측정을 위한 비접촉 초음파 변환기 연구
Study on Non-contact Ultrasonic Transducer for Measurement of Fruit Firmness

이상대    (Agricultural Research Service, USDA   ); 하태훈    (Dept. of Medical Physics, University of Science & Technology   ); 김기복    (Center for Safety Measurement, Korea Research Institute of Standards and Science   ); 김만수    (Dept. Biosystems Machinery Engineering, Chungnam National University  );
  • 초록

    This study was conducted to develop an non-contact ultrasonic transducer for measurement of fruit firmness. The center frequency of non-contact ultrasonic transducer was 500 kHz. As an active element of non-contact ultrasonic transducer, the 1-3 piezoelectric composite material was selected. That material has high piezoelectric properties such as electro-mechanical coupling factor, $k_t$ and piezoelectric voltage constant, $d_{33}$ and also that material has low acoustical impedance which enables to matching the acoustical impedances between piezoelectric material and air. As a front matching material between 1-3 piezoelectric composite material and air, various kinds of paper with different thickness were tested. To control the dead-zone of the fabricated non-contact ultrasonic transducer, the backing material composed of epoxy resin and tungsten powder were made and evaluated. The fabricated non-contact ultrasonic transducer for fruit showed that the cneter frequency, bandwidth and beamwidth were approximately 480 kHz, 30 % and 12 mm, respectively. It was concluded that non-contact measurement of apple firmness would be possible by using the fabricated non-contact ultrasonic transducer.


  • 주제어

    Firmness .   Fruit .   Non-contact .   Ultrasonic transducer.  

  • 참고문헌 (12)

    1. De Belie, N., K. Tu, P. Jancsok and J. De Baerdemaeker. 1999. Preliminary study on the influence of turgor pressure on body reflectance of red laser light as a ripeness indicator for apple. Postharvest Biology and Technology 16:279-284. 
    2. Hertog, M. L., R. Ben-Arie, E. Roth and B. M. Nicolai. 2004. Humidity and temperature effects on invasive and non-invasive firmness measures. Postharvest Biology and Technology 33: 79-91. 
    3. Huang, R. J., L. W. Schmerr and A. Sedov. 2005. Research in Nondestructive Evaluation 16(4):143-174. 
    4. ISO. 1999. 12715: Ultrasonic Non-destructive Testing - Reference Blocks and Test Procedures for the Characterization of Contact Search Unit Beam Profiles. ISO, Genera, Switzerland. 
    5. Kim, K. B., M. S. Kim, H. M. Chung and S. D. Lee. 2003. Mechanical properties and ultrasonic parameters of the apple flesh while in storage. Journal of Korea Society for Agricultural Machinery 28(3):239-244. (In Korea)     
    6. Kim, K. B., S. Lee and M. S. Kim. 2007. Development of ultrasonic transducer for nondestructive evaluation of whole fruit. Journal of Biosystems Engineering 32(4):269-275. (In Korea)     
    7. Kim, K. B., S. Lee, M. S. Kim and B. K. Cho. 2009. Determination of apple firmness by nondestructive ultrasonic measurement. Postharvest Biology and Technology 52:44-48. 
    8. Kino, G. S. 1987. Acoustic Waves-Devices, Imaging & Analog Signal Processing. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, USA. 
    9. Kinsler, L. E., A. R. Frey, A. B. Coppens and J. V. Sanders. 2000. Fundamentals of Acoustics. New York, Wiley, USA. 
    10. Liljedahl, L. A. and J. A. Abbott. 1994. Changes in sonic resonance of ‘Delicious’ and ‘Golden Delicious’ apples undergoing accelerated ripening. Transactions of the American Society of Agricultural Engineers 37(3):907-912. 
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    12. Tu, K., B. Nicolai and J. De Baerdemaeker. 2000. Effects of relative humidity on apple quality under simulated shelf temperature storage. Scientia Horticulturae 85:217-229. 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. 2013. "" Journal of biosystems engineering : JBE, 38(3): 192~198     

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  • 김기복 (60)

    1. 2000 "산물벼 함수율 측정을 위한 $2{\times}2$ 마이크로스트립 패치 안테나 개발" 한국농업기계학회지 = Journal of the Korean Society for Agricultural Machinery 25 (2): 97~106    
    2. 2000 "응력확대계수와 음향방출 변수를 이용한 피로균열 거동 연구" 비파괴검사학회지 = Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing 20 (5): 412~423    
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    5. 2001 "Development of a Real-Time Soil Moisture Meter using Oscillation Frequency Shift Method" Agricultural and biosystems engineering 2 (2): 63~68    
    6. 2001 "주성분 회귀분석 및 인공신경망을 이용한 AE변수와 응력확대계수와의 상관관계 해석" 비파괴검사학회지 = Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing 21 (1): 80~90    
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    10. 2002 "마이크로파 비파괴 계측기술을 이용한 곡류의 유전율 측정" 비파괴검사학회지 = Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing 22 (4): 369~376    
  • 김만수 (58)

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