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基于LED的便携式近红外整粒小麦成分分析仪的研制

闻明  
【摘要】: 小麦是最主要的粮食作物之一,快速无损测定小麦营养成分,在粮食的收购及生产加工中具有十分重要的意义。近红外仪器检测方法在谷物检测领域得到了广泛的认可。本课题旨在利用LED体积小、功耗低以及滤光片带宽相对较窄的优点,研制LED与滤光片结合型的便携式近红外光谱仪器,为小麦成分的现场检测提供了一个经济、快捷的便携式设备。 本仪器采用长光程透射法。以880、950nm的近红外LED为光源,14个窄带干涉滤光片为单色器,以硅光电池为检测器,经AD转换得到数字信号,送单片机处理。经多次重复装样以减少样品颗粒度大带来的影响。通过RS232串口,将建模样品的光谱上传到PC机。在PC机上采用逐步回归建模,得到营养成分浓度与光谱的关系,将模型的系数传同仪器,即可预测未知样品营养成分的浓度。 本文详细介绍了仪器的硬件设计、软件设计、抗干扰和低功耗措施,以及对小麦蛋白质的建模和预测应用实例。对实验结果分析,校准集中预测值与化学值相关系数R=0.84,变异系数为5.45%,检验集中预测值与化学值的相关系数R=0.93,变异系数为5.54%,表明本仪器可以满足实际应用的需要。 与其它近红外仪器相比,本课题研制的仪器具有体积小、结构简单、低功耗、抗震动等特点。该测量仪可在粮库甚至田间现场对整粒小麦成分进行无损检测。


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