● 摘要
现代液体灌装工序中大量采用了自动灌装生产线，灌装的最后环节的固体异物在线检测，特别是使用不透光瓶体时，还普遍采用人工灯检法的检测手段。因此探索出一种灌装溶液异物自动化检测方法具有重要意义。
本课题着重探索研究了基于水听器传感器的瓶装溶液固态异物声波检测技术。
实验中采用水听器作为收集容器内声场数据的传感器，具有体积小、线性工作频率范围宽和无水平指向性等特点。水听器作为一种声压换能传感器，能够将水下的声信号转变成电信号，在研究水下声学领域是一个非常重要的声压传感器。由于水听器能够接收水下丰富的声场信息，外形几何尺寸也越来越小，因此在本课题中将其作为一种浸入式声学检测手段，检测溶液中固体异物对水下声场的影响。
为了获得灌装容器内部声场数据，实验中采取的是脉冲锤击激振的方式对玻璃容器直接施加脉冲力，固定在容器内部的水听器同时采集到声场数据。主要步骤有水听器采集声场数据、信号滤波放大、数据采集、FFT数据处理、Spearman等级相似性系数和Pearson相关性系数计算等。
得到灌装容器内部声场频谱数据之后，通过分析比较在有无固体异物时容器内的声场频谱分布情况，利用Spearman等级相似性系数和Pearson相关性系数来定性的判定容器内溶液的固体异物有无情况。
由实验得到的频谱特性曲线可以观察到，在15KHz-26.8KHz的频率分布范围内，容器内有无固体异物时其声场频谱分布会产生明显的变化。此外，有固体异物声场频谱分布和标准声场的频谱分布相比较的Spearman等级相似性系数都集中在0.50-0.70之间，明显小于没有固体异物频谱数据的等级相似性系数。同时有固体异物频谱数据和标准声场频谱数据的Pearson相关性系数比无异物频谱数据的相关性系数小0.1-0.2。