近红外谷物品质快速检测仪的改进设计

【摘要】： 为保证农产品收购中优质优价政策的贯彻实施，并引导我国农产品从“产量”型向“质量”型转化，快速准确地获取谷物内部品质是急需解决的技术问题。因此谷物品质的快速测量对于谷物品质检测具有重要意义，鉴于近红外光谱分析技术所具有的快速、成本低、非接触等优点，我们开发了基于近红外光谱分析技术的谷物内部品质快速检测仪。 本文是在现有的近红外谷物检测仪的基础上，对数据采集、光学系统和CCD扫描等部分进行了模块化改进，以便于以后的系统扩展和减少各个模块之间的热源和电磁干扰。论文的主要研究内容为： 1、设计了基于USB总线的高速数据采集及传输模块。其中以CY7C68013芯片为核心并结合A／D转换芯片(ADS7825)设计了USB接口电路和多通道数据采集电路。 2、软件部分设计包括下位机程序、USB驱动程序和光谱数据分析处理部分。其中下位机程序即芯片固件程序和AD数据采集程序进行数据采集和传输，进行了相应光谱数据的预处理和光谱定量分析研究。其中包括光谱一阶导数、二阶导数、小波变换滤波、主成分回归(PCR)、偏最小二乘法(PLS)和遗传算法波段优选等。 3、提出CCD多通道补偿式测量方法。将原来双通道单个CCD采集改成四通道两个CCD差分采集，使用这种差分补偿式技术可以减少温度和其它因素产生噪声的影响。 4、对USB传输部分进行了速度测试，验证了USB传输部分可以达到仪器对传输数据的要求；使用近红外谷物品质快速检测仪对小麦进行了品质分析，通过对小麦水分和蛋白的分析，检测了近红外谷物品质快速检测仪的稳定性和准确性；使用遗传算法进行了波段优选。