收藏本站
《西北农林科技大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

猕猴桃近红外光谱无损检测技术研究

陈香维  
【摘要】:猕猴桃近红外无损检测技术对于促进猕猴桃生产的标准化进程,提高产前、产中、产后的全程质量控制技术水平具有重要意义。猕猴桃近红外无损检测技术研究的关键内容是检测条件对猕猴桃光谱响应特性的综合影响规律及近红外光谱数据处理与预测模型建立的方法。 针对目前国内外猕猴桃近红外无损检测技术检测影响因素系统性研究少、建模方法单一、预测模型精度不高、模型的通用性低等问题,本文选用德国BRUKER公司的MPA型傅立叶近红外光谱仪,利用采自陕西杨凌不同地点、不同果园、不同储藏期、不同品种及不同成熟度的猕猴桃,系统地研究了近红外光谱仪仪器参数、检测参数、样品参数对猕猴桃光谱的响应特性和预测模型精度的影响规律,试验研究了遗传算法、小波分析、人工神经网络、聚类分析等方法在猕猴桃近红外光谱波长优选、去噪压缩、定量和定性分析模型建立等方面的应用,得出如下结论: (1)近红外光谱仪分辨率、扫描次数、测样附件等仪器参数直接影响猕猴桃内部品质检测的准确度。综合分析扫描速度、信噪比、模型预测精度及考虑今后动态在线检测的需要,仪器参数的优化组合应为:仪器分辨率为8cm-1、扫描次数为32次、测样方式为固体光纤。 (2)猕猴桃赤道部位不同测试点的近红外光谱不存在显著差异。单测点光谱与整果糖度所建立的预测模型没有多测点平均光谱与整果糖度所建立的模型的精度高。因此,利用近红外漫反射光谱进行猕猴桃内部质量的在线检测时最好用多个光纤探头进行多点光谱扫描,取他们的平均光谱,然后用平均光谱与猕猴桃整果糖度建立糖度预测模型。(3)采用12000~4000cm-1的近红外光谱对不同产地、不同果园、不同储藏期、不同成熟度猕猴桃的可溶性固形物含量的检测是可行的。猕猴桃产地、贮藏期、大小、糖度变化范围等样品参数对猕猴桃糖度近红外预测模型的精度有较大影响。随着建模样品量及成分含量的梯度增大,预测模型通用性提高,而可靠性降低。在11991.6~5446.2 cm-1光谱范围内,近红外漫反射光谱与猕猴桃糖度含量之间呈显著的线性相关,模型决定系数R2达93.65,预测标准差RMSEP达0.656。 (4)以全谱区间的预分子区间数为染色体的位数,以交叉校验预测值和标准值的相关系数R与预测均方差δ组成的关系式R/(1+δ)为目标函数,设定初始种群为20,交叉概率为0.8,变异概率为0.05,迭代次数为600的遗传算法对猕猴桃近红外光谱谱区优选出10个子区间。用这些子区间参与建模的精度要高于用全谱区建模的精度。 (5)以滤波长度为3、分解尺度为4、coiflet为小波基、基于sqtwolog选择规则给定阈值的小波分析方法在猕猴桃近红外光谱数据去噪压缩方面是有效的,因此在猕猴桃近红外光谱有效信息提取方面,应首先用遗传算法进行谱区筛选,然后再对筛选后得谱区进行小波压缩,既有助于提高猕猴桃品质检测近红外光谱模型的预测精度,又可以缩短建模运算时间。 (6)以采用增加动量法的BP网络改进方法、最大训练次数选为10000、隐层节点数为5、初始权值和阈值由MATLAB程序在一定范围内随机设置、隐含层为tan sigmoid激活函数、输出层为pureline线性激活函数、学习率为0.7、目标误差为0.08、动量系数为0.4建立的三层BP人工神经网络建立的猕猴桃糖度近红外模型相比传统的PCR和PLS模型,提高了预测精度。预测模型的决定系数R2为89.8273,预测集均方差RMSEP为0.3256。将人工神经网络与遗传算法和主成分分析等方法相结合,是猕猴桃近红外光谱分析技术的一种有效方法。 (7)选择特征信息丰富的波长范围和选择能够提取特征信息的数据预处理方法对猕猴桃近红外光谱品种判别尤为重要。在8000~4500cm-1波长范围内,对光谱进行“二阶导数+矢量归一化”处理,基于标准法、第一范围标定法和重现水平归一化法的聚类分析方法可以用于猕猴桃品种近红外识别,对海沃德、亚特、秦美三种猕猴桃的分类准确率达到100%,但定性判别分析方法的准确率仅为56%。 (8)猕猴桃在损伤初期可溶性固形物含量增加,损伤猕猴桃的吸光度大于正常猕猴桃。但是随着损伤时间的增加,损伤猕猴桃的吸光度小于正常猕猴桃的吸光度。可以利用这一特性作为近红外光谱法分选损伤猕猴桃,但对于受损时间较短(2d左右)的猕猴桃则很难用这一方法检测,而且在短时间内吸光度变化规律存在品种差异性。采用聚类分析法对秋香猕猴桃损伤鉴别的最佳时间是损伤后的第10天,对秦美和亚特猕猴桃损伤鉴别的最佳时间是损伤3天以后。对海沃德猕猴桃损伤鉴别的最佳时间是损伤后的第14天。NIRDRS数据库法不适用于猕猴桃的损伤鉴别。 本文的研究结果为规范猕猴桃近红外光谱无损检测条件,提高模型预测精度,及开发具有自主知识产权的猕猴桃内部品质近红外无损检测和分级系统提供了理论基础和技术方法。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP274.52

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梁秀英;李小昱;;用多波长和LS-SVM补偿土壤温度的方法研究[J];传感技术学报;2011年08期
2 代芬;洪添胜;尹令;代秋芳;张昆;;基于人工神经网络的苹果可溶性固形物无损检测[J];农机化研究;2011年10期
3 陆明;李茂松;申双和;王春艳;;图像识别技术在作物农情信息反演中的应用[J];自然灾害学报;2011年03期
4 施展;;以有效沟通实现有效传播[J];视听纵横;2011年04期
5 刘楚;Eric Rees;Toni Laurila;简水生;Clemens Kaminski;;纳秒脉冲在普通单模光纤中产生超连续谱的实验研究[J];中国激光;2011年07期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐云;王一鸣;吴静珠;;基于近红外光谱的未知类别样品聚类方法研究[A];中国农业工程学会电气信息与自动化专业委员会、中国电机工程学会农村电气化分会科技与教育专委会2010年学术年会论文摘要[C];2010年
2 王晓燕;韩鲁佳;黄光群;;基于近红外光谱的鸡粪工厂化堆肥过程理化指标速测分析研究[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
3 邵学广;卞希慧;蔡文生;;近红外光谱多元校正方法研究[A];第十一届全国计算(机)化学学术会议论文摘要集[C];2011年
4 熊来怡;胡耀华;刘聪;陈康乐;郭康权;;近红外光谱检测猪肉挥发性盐基氮含量及其品质安全判别研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
5 田高友;;轻质石油燃料质量指标近红外光谱分析方法标准研究[A];科学仪器服务民生学术大会论文集[C];2011年
6 路春霞;刘源;孙晓红;潘迎捷;赵勇;;基于培养液的傅里叶变换近红外光谱指纹区分食源性致病菌的研究[A];中国食品科学技术学会第八届年会暨第六届东西方食品业高层论坛论文摘要集[C];2011年
7 李祥辉;林振宇;林燕琴;林艺冰;杨方;王丹红;陈国南;;傅里叶近红外光谱结合化学计量学快速检测食品中的塑化剂[A];中国化学会第28届学术年会第14分会场摘要集[C];2012年
8 董文江;倪永年;;近红外光谱结合化学计量学检测和定量中药白前的两种混伪品[A];中国化学会第28届学术年会第14分会场摘要集[C];2012年
9 赵艳茹;张淑娟;余克强;;基于近红外光谱的山楂SSC动态检测研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
10 毛志毅;蔡文生;邵学广;;基于小波变换的复杂体系近红外光谱定量分析方法研究[A];中国化学会第28届学术年会第14分会场摘要集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 桑文秀;夏季猕猴桃四防[N];福建科技报;2005年
2 本报记者 庞李蓉;没有标准是致命伤[N];广东科技报;2004年
3 王新颖;猕猴桃采收前后巧管理[N];瓜果蔬菜报.农业信息周刊;2005年
4 记者 吕欣 通讯员 李钰;桂北将建2000公顷猕猴桃出口基地[N];广西日报;2005年
5 王路;小个猕猴桃好卖[N];河北农民报;2005年
6 记者 柳德新 实习生 陈茶香;“老爹”舞起全国猕猴桃行业龙头[N];湖南日报;2005年
7 刘世领 姜长春 郭江陵;优质猕猴桃何时不再“地摊贱卖”[N];农民日报;2005年
8 周至县植保植检站 冯华;夏季如何管理猕猴桃[N];陕西科技报;2005年
9 李小东;猕猴桃的采收[N];陕西科技报;2005年
10 ;优质猕猴桃为何不能摆脱“地摊贱卖”?[N];新华日报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈香维;猕猴桃近红外光谱无损检测技术研究[D];西北农林科技大学;2009年
2 樊景超;苹果果实病害近红外光谱信息获取与识别模型研究[D];中国农业科学院;2011年
3 贺英;基于半监督和迁移学习的近红外光谱建模方法研究[D];中国海洋大学;2012年
4 黄富荣;人体血液胆固醇、甘油三酯近红外光谱无试剂分析方法研究[D];暨南大学;2010年
5 樊玉霞;猪肉肉糜品质与安全可见/近红外光谱快速检测方法的实验研究[D];浙江大学;2011年
6 张龙;植源性农产品溯源以及鉴别技术研究[D];浙江大学;2012年
7 柳俊;近红外光谱分析技术在白芍中药配方颗粒制备过程中的应用研究[D];广州中医药大学;2011年
8 淡图南;基于光谱分析的燃油组分检测技术研究[D];浙江大学;2011年
9 丁海泉;无创血糖检测中的近红外血流容积光谱基本问题研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
10 贾燕花;近红外光谱分析技术在化学药品生产过程控制应用初探[D];北京协和医学院;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 闫灵;基于近红外光谱的转基因菜籽油快速鉴别机理研究[D];西南大学;2010年
2 钱磊;基于USB的近红外脑组织血氧检测系统的研制[D];武汉理工大学;2010年
3 丁家欣;中药炮制辅料蜂蜜质量分析的近红外光谱实验研究[D];中国中医科学院;2010年
4 张华秀;近红外光谱法快速检测牛奶中蛋白质与脂肪含量[D];中南大学;2010年
5 惠娜;近红外光谱分析技术在党参及复方丹参片质量控制中的应用[D];兰州大学;2011年
6 王静;近红外光谱分析技术快速鉴别硫酸软骨素来源的建模研究[D];山东大学;2010年
7 朱丽;造纸用毛白杨综纤维素含量的近红外光谱预测模型[D];北京林业大学;2011年
8 王奇云;柴油十六烷值近红外机理模型开发[D];中国石油大学;2010年
9 潘建超;近红外光谱分析技术对痰热清注射液配方药材的质量控制研究[D];华东理工大学;2010年
10 李有志;三倍体毛白杨NIR预测及制浆造纸性能评估[D];北京林业大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026