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《哈尔滨理工大学》 2006年
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快速检测牛奶成分的近红外光谱测量方法及系统研究

王丽杰  
【摘要】: 牛奶是人们生活中最常消费的食品之一,它含有蛋白质、脂肪、乳糖及维生素等多种人体需要的营养元素,能满足人体多方面的营养需要,因此,牛奶主要成分含量的测量就显得尤为重要。近年来,随着现代分析仪器科学的发展,快速有效地测定牛奶等乳品成分含量愈发引起各国乳品行业的关注。 随着光学仪器设计、制造水平的提高以及计算机技术的发展和化学计量学方法研究的深入,近红外光谱分析技术在过程分析和工业控制领域快速崛起。它具备高效、快速、成本低和绿色环保等特点,并且能同时测量物质的多种组分,在化学工业监测、医学临床诊断、农产品质量检测及食品质量检测等方面有着广泛的应用前景。 利用近红外光谱分析方法测量牛奶主要成分可以克服传统方法的诸多弊端,易于实现自动化,因此在乳品检测领域具有重要意义。本论文在探讨基于声光可调谐滤光器(AOTF)的牛奶成分近红外光谱测量方法的基础上,侧重研究如何从相互重叠的光谱中提取样品成分浓度变化的微弱信息。即通过采用化学计量学的各种手段,包括光谱数据预处理、多变量建模等方法,来消除物理因素导致的干扰,建立稳健的数学模型,并针对测量系统系统设计、实验设计、误差传递模型的建立等方面进行了研究。论文的主要研究工作包括以下几个方面: 1.论述了近红外光谱的产生及其光谱特征,探讨了近红外光谱定量分析原理及方法。论述了AOTF的分光原理,分析了非同向声光相互作用下的光波矢量和晶体光轴的关系,根据平行切线动量匹配条件,推导了声波和光波相互作用公式,为AOTF声光参数的确定提供了依据。 2.研究了采用基于AOTF的近红外光谱分析方法在光谱区域1 000nm~1 700nm范围内测量牛奶中蛋白质、脂肪及乳糖等主要成分含量的基本方法。完成了基于AOTF的牛奶成分近红外漫反射光谱测量系统的模块化设计及相关的硬件和软件设计,并针对测量系统稳定性进行了测试,设计后的测量系统光谱重复性变异系数(Cv)低于0.1%。 3.对近红外光谱分析中光谱数据预处理方法进行了研究。重点研究了
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TH83

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 王丽杰;蔡丽娟;周真;秦勇;苏子美;徐可欣;郭建英;;直接正交校正用于牛奶成分近红外光谱分析[J];红外技术;2008年09期
2 刘蓟;;近红外光谱尿液分析仪的原理及实现[J];中国测试;2012年01期
3 黄威;李爽;李倬林;王亭;曾宪鹏;李铁柱;;近红外光谱技术在乳品中的应用[J];饮料工业;2012年12期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 朱珊莹;强度调制型光纤传感器建模分析与设计实现[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 刘佳;亚热带主要树种细根归属识别与形态构型特征分析[D];中南林业科技大学;2010年
2 张静;体外循环血氧饱和度实时监测技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 郑光;基于近红外光谱技术的蔬菜中农药残留量检测方法研究[D];北京工商大学;2010年
4 刘蓟;近红外光谱尿液分析仪的原理及实现[D];重庆大学;2011年
5 钱玉麟;基于DSP+FPGA的近红外检测仪关键技术研究[D];南京理工大学;2012年
6 吴娟;基于ARM的牛乳成分检测仪的设计[D];哈尔滨理工大学;2007年
7 邹忠郁;基于ARM和μC/OS-Ⅱ的牛奶成分检测仪的研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
8 景晨娟;低频电参数和其他物理参数对牛奶品质的表征[D];西北农林科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 马旭,丁永生,朱益民,张少君,公维民;红外光谱分析技术的应用[J];大连海事大学学报;2003年01期
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6 王宏,刘则毅,李庆波,徐可欣;径向基函数网络在近红外人体无创伤血糖浓度检测基础研究中的应用[J];分析化学;2003年04期
7 孙振东,万峰,赵玉春,范世福;声光可调谐滤光器的原理与特性[J];分析仪器;2000年04期
8 高荣强,范世福;现代近红外光谱分析技术的原理及应用[J];分析仪器;2002年03期
9 严衍禄,赵龙莲,李军会,张录达,闵顺耕;现代近红外光谱分析的信息处理技术[J];光谱学与光谱分析;2000年06期
10 徐广通,袁洪福,陆婉珍;近红外光谱定量校正模型适用性研究[J];光谱学与光谱分析;2001年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓超;董召荣;;南丹地区烤烟不同叶位化学成分差异分析[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年13期
2 周淑平;程贵敏;李卫红;田晓霞;;植烟土壤中全氮和有机质含量的近红外快速分析[J];安徽农业科学;2007年26期
3 张灵帅;邢军;谷运红;王卫东;焦浈;;烟草近红外光谱分析结果影响因素综述[J];安徽农业科学;2008年21期
4 王志岚;陈华才;尹军峰;;近红外光谱分析技术在茶叶中的应用[J];现代农业科技;2008年15期
5 曾晓丹;张盈娇;夏陈;王自鹏;曹阳;;草鱼鱼鳞提取鸟嘌呤的工艺和质量研究[J];现代农业科技;2012年01期
6 梁义涛;汶德胜;王宏;;瞬态微光探测系统前置传感器低噪声设计[J];半导体光电;2008年01期
7 邢志娜;王菊香;申刚;叶勇;;环境温、湿度对混胺近红外光谱分析模型的影响[J];兵工学报;2007年10期
8 段民孝,邢锦丰,郭景伦,王元东,赵久然;近红外光谱(NIRS)分析技术及其在农业中的应用[J];北京农业科学;2002年01期
9 张敏;;近红外应用于烟叶采购中的新思路[J];北京农业;2011年36期
10 索少增;刘翠玲;李慧;;近红外光谱技术检测农产品农药残留量的研究[J];北京工商大学学报(自然科学版);2010年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 唐晋力;曹丽;;有机溶液近红外光谱定量分析的温度校正方法[A];中国仪器仪表学会第十三届青年学术会议论文集[C];2011年
2 何东健;杨成海;杨青;兰玉彬;杨福增;赵友亮;;面向精准农业的农田土壤成分实时测定研究进展[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 贺城;韩鲁佳;杨增玲;陈龙健;黄光群;;近红外光谱法在线检测秸秆和煤混燃物中秸秆含量[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
4 刘洁;李小昱;李培武;王为;张荣荣;张军;;数据处理方法在近红外光谱分析中的应用进展[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
5 倪娜;施云海;陈锦新;;近红外光谱法测定二醋酸纤维素片结合酸的研究[A];上海市化学化工学会2006年度学术年会论文摘要集[C];2006年
6 吴琼水;陈奋飞;刘佳;曾立波;;基于AOTF的月面巡视成像光谱仪[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第七届学术年会论文集[C];2010年
7 束茹欣;王国东;张建平;倪力军;;基于NIRS信息对中国烤烟烟叶进行模式识别[A];上海烟草系统2005年度优秀学术论文集[C];2005年
8 皮付伟;王燕岭;鲁超;王加华;韩东海;;CCD短波近红外光谱仪测定牛奶成分的可行性研究[A];第三届科学仪器前沿技术及应用学术研讨会论文集(一)[C];2006年
9 赵勇;刘志存;王忠义;黄岚;侯瑞锋;徐志龙;;奶粉品质近红外快速检测方法研究[A];第三届科学仪器前沿技术及应用学术研讨会论文集(一)[C];2006年
10 吴石增;;现代科学仪器与计算机技术[A];第三届科学仪器前沿技术及应用学术研讨会论文集(三)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈祯;基于近红外光谱分析的土壤水分信息的提取与处理[D];华中科技大学;2010年
2 颜辉;植物油的亚油酸、亚麻酸红外光谱融合和模型优化方法的研究[D];江苏大学;2010年
3 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
4 花月芳;基于太赫兹时域光谱技术的农药定性和定量分析[D];浙江大学;2010年
5 廖宜涛;基于图像与光谱信息的猪肉品质在线无损检测研究[D];浙江大学;2011年
6 邵咏妮;水稻生长生理特征信息快速无损获取技术的研究[D];浙江大学;2010年
7 徐惠荣;基于可见/近红外光谱的水果糖度检测模型优化及应用研究[D];浙江大学;2010年
8 刘飞;基于光谱和多光谱成像技术的油菜生命信息快速无损检测机理和方法研究[D];浙江大学;2011年
9 朱珊莹;强度调制型光纤传感器建模分析与设计实现[D];华中科技大学;2011年
10 谢军;血清葡萄糖总胆固醇的FTIR/ATR光谱分析[D];暨南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李硕;基于Vis/NIR光谱不同粒径下土壤碳氮的预测研究[D];华中农业大学;2010年
2 展慧;基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
3 何文;近红外漫反射光谱结合PLS-ANN算法对药物有效成分的定量分析测定[D];郑州大学;2010年
4 魏立立;近红外光谱技术在面制品品质检测中的应用[D];河南工业大学;2010年
5 裴晓光;牛奶成分快速检测技术研究与系统设计[D];沈阳理工大学;2010年
6 李晓慧;基于多光谱柑桔检测方法研究[D];天津理工大学;2010年
7 吕丹;利用近红外光谱进行羊绒与羊毛的鉴别技术研究[D];北京服装学院;2010年
8 李舸;基于可见/近红外光谱的外来入侵植物鉴别研究[D];浙江大学;2011年
9 夏玉伟;科尔沁牛胴体品质及肉品质预测[D];石河子大学;2010年
10 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
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘爱红;张琳;;农药残留与食品安全[J];安徽农业科学;2007年13期
2 王红梅;;山药组织介电常数的频率响应特性的研究[J];安徽农业科学;2010年03期
3 曹立亭;胡松华;;奶牛乳房炎主要致病菌在牛奶中的分布[J];安徽农业科学;2010年34期
4 刘日龙;殷德奎;;激光干涉仪光电检测电路的设计[J];半导体光电;2010年02期
5 李兆华;王小虎;郑秀苹;尹济滨;;现代生物学技术在农兽药残留检测中的应用[J];环境科学与管理;2009年11期
6 马志科,王毅,李林强;考马斯亮兰G-250法测定丹麦红牛乳蛋白质试验[J];黄牛杂志;1996年02期
7 陈燕飞;;牛奶中细菌生态演变及其保鲜与加工[J];保鲜与加工;2006年04期
8 郑咏梅,王芳荣,张军,陈星旦,申铉国;近红外光谱定量分析小麦粉蛋白质含量[J];吉林大学学报(信息科学版);2002年03期
9 朱建中,薛静琪,俞国林,史智华;非接触式微位移光纤传感器[J];传感技术学报;1990年02期
10 王国余,张欣;液体表面张力系数测定[J];传感器技术;2003年07期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 闫丽萍;生物浅表组织电特性三维重建及其应用研究[D];四川大学;2003年
2 郑理玲;新型低预充体外循环装置在心脏外科手术中应用的系列研究[D];福建医科大学;2004年
3 丁东;近红外光谱技术及其在生物医学中的应用研究[D];吉林大学;2004年
4 张洪艳;近红外光谱技术在人体血糖无创检测中的应用研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
5 白英奎;近红外光谱技术在药品检测中的应用研究[D];吉林大学;2005年
6 丁喜波;电容式湿度传感器测试方法与测试系统研究[D];哈尔滨理工大学;2005年
7 刘燕德;水果糖度和酸度的近红外光谱无损检测研究[D];浙江大学;2006年
8 秦文;蔬菜物料的介电特性及其应用研究[D];西南大学;2006年
9 于海燕;黄酒品质和酒龄的近红外光谱分析方法研究[D];浙江大学;2007年
10 常敏;牛奶质量光学检测的作用机理及影响因素研究[D];天津大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 裴晓光;牛奶成分快速检测技术研究与系统设计[D];沈阳理工大学;2010年
2 张爱萍;阻抗法快速检测牛奶中菌落总数的研究[D];浙江大学;2011年
3 张博琦;基于TMS320F2812的电网谐波检测仪的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 苏洋;牛奶中抗生素及三聚氰胺残留的竞争检测方法与实验[D];天津大学;2010年
5 王晓锦;侧支体外循环动物试验及其数学模型[D];四川大学;2001年
6 王辉;低乳糖牛奶生产工艺及乳糖水解率测定方法的研究[D];东北农业大学;2003年
7 林晓铭;三种体外循环静脉管临床流量比较的研究[D];浙江大学;2003年
8 侯志灵;激光鲜乳蛋白质快速测定技术的研究[D];哈尔滨理工大学;2003年
9 宋金亚;基于介电特性和灰色理论的苹果内部品质无损检测方法研究[D];浙江工业大学;2004年
10 梅莉;水曲柳细根空间分布和季节动态与土壤养分的关系[D];东北林业大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 李刚;赵静;张晶;胡广芹;陆小左;林凌;;基于光谱法舌诊的脂肪肝快速诊断[J];光谱学与光谱分析;2010年10期
2 王田子;郑丽敏;田立军;吴平;朱虹;任发政;;近红外在乳及乳制品质量检测中的研究进展[J];光谱学与光谱分析;2010年12期
3 牛智有;刘梅英;林新;;不同近红外光谱仪在茶叶品质检测中的应用研究[J];湖北农业科学;2009年10期
4 李华;王菊香;邢志娜;申刚;;基于正交信号校正的喷气燃料近红外光谱去噪研究[J];计算机与应用化学;2011年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 裴晓光;牛奶成分快速检测技术研究与系统设计[D];沈阳理工大学;2010年
2 杨琼;近红外光谱法定量分析及其应用研究[D];西南大学;2009年
3 李娜;基于多波长LED的动态光谱测量系统[D];天津大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 解国玲,任芊,董守龙,黄友之;近红外光谱技术在含能材料成分分析中的建模研究[J];火炸药学报;2003年04期
2 柴丽娜,齐小明;几种冬小麦幼苗转化酶活性与抗旱性关系的初探[J];北京农学院学报;1999年02期
3 齐小明,张录达,柴丽娜;主成分──逐步回归法在近红外光谱定量分析中应用的研究[J];北京农学院学报;1999年02期
4 齐小明,张录达,柴丽娜,严衍禄,潘大志;主成分——逐步回归——BP算法在近红外光谱定量分析中应用的研究[J];北京农学院学报;1999年03期
5 李连之,周永洽;激光散射及其在蛋白质溶液研究中的应用[J];大学化学;1998年03期
6 季生福,季伟捷,寇元,李树本;付里叶变换红外光谱仪的操作参数对光谱的影响[J];分析测试技术与仪器;1995年02期
7 谢玉珑;梁逸曾;俞汝勤;;偏最小二乘法用于药物分析[J];分析化学;1989年07期
8 王镇浦;周国华;罗国安;;偏最小二乘法(PLS)及其在分析化学中的应用[J];分析化学;1989年07期
9 殷龙彪,李正,许立,程兆年;人工神经网络在多组分红外光谱分析中的应用[J];分析化学;1993年04期
10 何锡文,陈鼎,杨万龙,张贵珠,于贵英,史慧明;傅里叶变换技术在紫外可见光谱区的应用[J];分析化学;1994年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 常敏,张学典,李朝阳,徐可欣;近红外成分含量分析仪的研制[J];现代仪器;2004年03期
2 金同铭;非破坏评价西红柿的营养成分──蔗糖、葡萄糖、果糖的近红外分析[J];仪器仪表与分析监测;1997年02期
3 崔继承,赵振武,丁东,唐玉国;纳米自洁净玻璃近红外光谱特性分析[J];仪器仪表学报;2002年S3期
4 张玲,邱芳萍,于健;现代近红外光谱技术[J];长春工业大学学报(自然科学版);2003年04期
5 刘建学,吴守一,方如明;神经网络在大米蛋白质含量预测模型中的应用[J];江苏大学学报(自然科学版);2004年03期
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7 张军,陈星旦;温度测量型近红外光谱分析仪的研究[J];长春理工大学学报;2004年04期
8 王文明;近红外光谱分析磷酸缓冲溶液中的血糖含量[J];山东理工大学学报(自然科学版);2005年02期
9 刘广军,戴冬梅,高洪涛;正交信号校正算法及其在光谱处理中的应用[J];山东建筑工程学院学报;2005年02期
10 薛根生,王国梅;在Li_2O-P_2O_5二元系统玻璃中引入BaO对玻璃结构的影响[J];武汉理工大学学报;1989年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张勇;丛茜;;近红外光谱技术及其在农业领域中的应用[A];农业机械化与新农村建设——中国农业机械学会2006年学术年会论文集(下册)[C];2006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 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
4 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
5 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
6 武艳红;杜一平;郑翌;李青青;;利用近红外和红外光谱技术无损研究人参不同位点的差异[A];第十届全国计算(机)化学学术会议论文摘要集[C];2009年
7 邵学广;蔡文生;张妍;盛楠;;近红外光谱在复杂体系定量分析中的应用研究[A];中国化学会第27届学术年会第09分会场摘要集[C];2010年
8 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
9 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
10 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
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 李犁;近红外光谱专业委员会云南物联站成立[N];云南日报;2011年
2 白帆;日本育出含牛奶成分的番茄[N];农民日报;2002年
3 记者 彭韶 甘丰 通讯员 林湘;广钢转炉炼钢样光谱分析数控自动采集系统投运[N];中国冶金报;2007年
4 记者 王晓冬;桂林:近红外初筛中药命中率达90%[N];中国医药报;2010年
5 本报记者 赵绍华;牛奶和糖尿病关系不大[N];健康时报;2005年
6 记者毛磊;碳纳米管光谱分析首战告捷[N];科技日报;2002年
7 ;充分了解乳制品[N];健康报;2003年
8 吴玉田殷学平;中药质量控制又添新武器——小波变换近红外光谱分析系统[N];中国医药报;2004年
9 张志宏;不锈钢钝化表面层的纳米级化学分析[N];中国冶金报;2007年
10 记者 严运涛文慧 通讯员 董兵 海涛 凡耘;武汉激光监测汽车尾气[N];湖北日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王丽杰;快速检测牛奶成分的近红外光谱测量方法及系统研究[D];哈尔滨理工大学;2006年
2 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
3 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
4 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
5 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
6 吴志生;中药过程分析中NIR技术的基本理论和方法研究[D];北京中医药大学;2012年
7 吴青林;高速电子学及其在量子信息技术中的应用[D];中国科学技术大学;2008年
8 傅霞萍;水果内部品质可见/近红外光谱无损检测方法的实验研究[D];浙江大学;2008年
9 孙通;梨可溶性固形物和酸度的可见/近红外光谱静态和在线检测研究[D];浙江大学;2011年
10 陈华舟;光谱分析的化学计量学研究及其在土壤近红外分析中的应用[D];上海大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张辉;基于AOTF技术的近红外光谱分析系统的研制[D];中国农业机械化科学研究院;2005年
2 苏莉蔚;近红外光谱仪中单色光控制器的研制[D];吉林大学;2005年
3 李宇;近红外光谱测量中温度修正方法的理论与实验研究[D];天津大学;2008年
4 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
5 尹晓东;云南烟叶内在化学成分近红外模型的建立及不同模型比较[D];昆明理工大学;2007年
6 刘丽丽;基于超高压预处理的蔬菜农药残留近红外检测技术的初步研究[D];吉林大学;2009年
7 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
8 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
9 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
10 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
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