基于近红外光谱技术的油菜籽品质无损检测方法和装置

摘要

本发明公开了油菜籽品质的近红外光谱分析检测方法及装置，该装置将样品室插入到积分球内部，充分利用积分球的结构特点，将入射光源、样品室和检测器集成在一个积分球外壳上，包括光谱信号采集装置、微处理器和结果显示装置；通过建立油菜籽的含水率、脂肪含量等品质指标与对应的光谱信号之间的关联模型，在快速检测阶段，检测器将接收到的光谱信号传入微处理器中，微处理器调用相应品质的模型参数进行计算，得到被检测油菜籽的含水率、脂肪含量等品质指标，以实现油菜籽品质的无损检测。本发明具有检测精度高、结果一致性好和自动化程度强等优点，既为初级农产品的收购过程提供了监测依据，又进一步为以品质为依据的农产品标准化分级创造了条件。

主权项

油菜籽品质的近红外光谱快速检测装置，该装置包括积分球式光谱信号采集系统、控制面板与显示屏（5）、USB通信接口（6）和微处理器与外围电路（7），其中位于积分球式光谱信号采集系统右侧上部的控制面板与显示屏（5）作为装置的操作界面；装置外壳右侧的USB通信接口（6）用来实现微处理器与上位机之间的数据通信，微处理器与外围电路（7）位于装置外壳的底板上，通过外围电路为各个光源提供驱动电流，控制积分球上多个单色光源的轮流点亮顺序和时间，同时将接收到的经过外围电路调理的漫反射光谱信号储存在存储区，存储并引用调入的模型参数，对光谱数据进行分析，计算出被检测油菜籽的品质指标值，通过USB通信接口（6）完成与上位机之间的数据通信；其中所述的积分球式光谱信号采集系统，该系统包括球形外壳（1）、 样品室（2）、 入射光源组（3）和检测器（4）；其中积分球包括具有球形外壳（1）的中空积分球体，在过球形外壳（1）围成球形空间的球心的平面上，以上述球心为圆心，在球形外壳（1）上开有4个通孔，其中三个通孔作为入射光源组（3）的安装口，以10度为间隔均匀分布，另外一个通孔在与以上三个通孔的位置的中轴垂直的角度，用于安装检测器（4）；在过圆心，并与所述平面垂直的方向上，还有一个通孔，用来安装样品室（2）， 样品室（2）插入到积分球内部；其中获取所述的模型参数并对光谱数据进行分析的步骤为：先取不同水分和脂肪的油菜籽样品若干份，一部分作为校正集样品，另一部分作为预测集样品，其余部分作为待测样品，采用国标法测定所有样品的含水量和脂肪含量作为实测值；再用所述近红外光谱快速检测装置采集校正集样品、预测集样品以及待测样品的漫反射光谱信息，用校正集样品的光谱数据与其含水量和脂肪含量实测值间的关系建立校正模型；将预测集样品的光谱数据带入到校正模型中进行预测，获取预测集样品的样品含水量和脂肪含量的预测结果并分析与其实测值的差异，选取预测精度达到要求的校正模型；最后将模型参数导入到微处理器中，同时将待测样品的光谱信息调入选取的校正模型中，对待测样品含水量和脂肪含量进行计算，所获得的含水量和脂肪含量预测值即为待测样品含水量和脂肪含量的测定结果。