超声波分析技术作为“无损检测”的代表,具有检测速度快、无损伤、低成本和高效等特点。它不仅可以应用于实验室分析,而且适用于现场的快速检测和实时的在线分析,在化工、农业、医药临床、食品检测等领域具有广阔的应用前景。随着牛奶正在人们日常生中起着越来越重要的作用,牛奶质量的快速检测也成为了一个重要的课题。传统的化学牛奶检测方法耗时长、对操作人员的要求高,无法满足现代质量检测的要求,因此需要一种快速、简单的牛奶成分检测的方法。本文研究了一种快速检测牛奶成分的方法:超声波分析法。文中深入分析了超声波分析法在牛奶成分分析中的应用,并对自行研制的超声波牛奶成分分析仪的结构、硬件、软件及仪器性能进行了全面的阐述。本文的主要研究内容是:1.对超声波在介质中的传播特性及牛奶的结构、组成进行了全面充分的分析,在此基础上研究了脂肪、非脂乳固体、蛋白质等对超声波衰减和速度的影响,验证了超声波牛奶成分分析的可行性。2.经过实验设计及数据分析,超声波的衰减和速度参数经过滤波处理后,采用偏最小二乘回归(PLS)算法建立了脂肪、非脂乳固体、密度、蛋白质和乳糖的非线性回归模型,模型的相关系数分别为0.9932,0.9914,0.9937,0.924,0.9930。RMSEP分别为0.089 g/100ml,0.097 g/100ml,0.102 g/100ml,0.114 g/100ml,0.627 kg/m3。3.设计了中心频率为5MHz超声波在牛奶样品中衰减和速度的测量系统,完成了硬件和软件的调试工作,并在此基础上进行了牛奶成分分析实验,检验了五个非线性回归模型的性能。4.设计完成了基于Visual Basic6.0的仪器-用户接口程序,并设计了基于PC的仪器的校准程序。5.对仪器的性能做了全面、详细的评价,基本能够满足牛奶成分测量的要求。