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近紅外光譜儀無損檢測水果內部品質光特性
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發布時間:2014-05-17 23:39:51 閱讀:8022

    基于水果光特性的無損檢測和分級技術正越來越廣泛地應用于水果的產后加工和質量評判中,近紅外無損檢測水果內部品質光特性。本文介紹了水果內部品質光學特性檢測原理及檢測系統組成,分析了規則反射、透射和漫反射3種光特性測量方法在水果內部品質檢測中的優缺點,并闡述了水果的糖度、酸度、硬度等內部品質光特性無損檢測的國內外最新研究進展和應用前景。
 
    廣州標旗提供美國進口NIRQuest近紅外光纖光譜,全光譜實時掃描,檢測時間達到毫秒級,有900-1700 nm, 900-2100 nm 和900-2500 nm三個測量范圍的選擇。采用緊湊的平臺設計即插即用的通訊接口。
 
    對農產品進行光學特性的無損檢測和分級是近三十五年發展形成的新技術,是光、機、電、氣一體化的結晶,水果是重要的農產品,消費者在選購水果時極為看重其內部品質如口感、糖度和酸度,因此研究基于水果光學特性的內部品質無損檢測與分級技術并將研究成果應用到水果產后處理生產線上具有廣闊的市場應用前景。本文研究并分析了水果的光特性檢測
原理和方法。
1.水果的光特性檢測原理
    由于水果的內部成分和外部特性不同,在不同波長光線照射下會有不同的吸收或反射特性,也就是說,水果的分光反射率或吸收率在某一特定波長內會比其它部分大,根據這一特性結合光學檢測裝置能實現水果品質的無損檢測。
    考慮到水果品種的多樣性和形狀的特殊性,用于水果內部品質光特性檢測的系統主要由光源系統,入射出射光纖組件,光電檢測轉換器和信號放大轉換系統!顯示輸出等硬件系統和用于光譜采集和數據處理的軟件系統組成。

    用于水果光特性檢測的光纖探頭類型主要有熒光探頭、反射探頭和透射(吸收)探頭3種,如果探頭材料不同!其傳輸的光波范圍也不同,一般水果要求的光纖傳輸波長在可見光到近紅外光區域(400-2500)即可符合檢測要求。
    對于水果來說一般常選用的光纖數值孔徑在0.2到0.35之間,接受光的的角度范圍在25到31度較為適宜。
2 水果光學測量方法對比分析
    光學檢測技術在水果和蔬菜外觀如表面缺陷,色澤和內部成分如可溶性固形物、糖份、堅實度、酸度、干物質含量等方面具有快速、無損的優點。目前用于水果內部品質的光學檢測主要有3種方法:規則反射光法、漫反射光法和透射光法。反射光譜法檢測是指將檢測器和光源置于樣品的同一側,檢測器所檢測的是樣品以各種方式反射回來的光。物體對光的反射又分為規則反射(鏡面反射)與漫反射。規則反射指光在物體表面按入射角等于反射角的反射定律發生的反射!所采用的光纖布置位置如圖2其優點是光譜信息最易實現且反射率較高,能夠用于水果生產檢測分級線上;缺點是測量用的校正模型易受水果表面特性影響而變化,依水果類型不同需要調整。

    漫反射是光投射到物體后,在物體表面或內部發生方向不確定的反射。應用漫反射光進行的分析稱為漫反射光譜法,是一種介于反射與透射之間的測量方式(如圖)其特點是由于接受的光譜信息全部反映水果內部組織的特性,因此大多數國內外研究者均采用這種方式進行基礎研究。但由于在測量過程中需要將光源與探測器隔離!所以在高速的水果生產分級線上較難實現。

    透射光譜是指將待測樣品置于光源與檢測器之間,檢測器所檢測的光是透射光或與樣品分子相互作用后的光(承載了樣品結構與組成信息,如圖)其特點是不受水果表面特性的影響,接受的光譜信息反映了水果內部組織的信息。但光透射水果的數量少,且需要較高能量的光源,較難適應水果生產分級線的需要。

    從以上3種測量技術來看,3種測量各有自己的特點和適用性。通過分析研究國內外學者的研究成果,發現水果品質分析最常用的是漫反射光譜技術,原因主要歸納如下:1.規則反射光譜的信息中包括有光源沒經過水果內部組織的直射光成分。2.透射光譜透射的光強度較小,獲取水果內部組織信息少,且要求光源的照射強度高。
 
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