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光纤光谱仪在生果检测和分选范畴的操纵

宣布时候:2019-06-24 11:03:15


作为生果出产大国,进步生果的品德既能知足国民日趋进步的糊口程度的请求,也可进一步晋升国产生果在国际市场上的协作力。在生果发展成熟阶段,光照、施肥、温度等客观身分均会影响生果的品德,故精确检测生果的发展情况和采摘后对生果的品德分选相当首要。生果无损检测手艺(NDT)是在不粉碎检测物料的情况下,按照物料外部变更引发的光、声、热、电、磁等物理特色的变更检测并判定物料的品德。与传统化学检测比拟,无损检测手艺具备不会粉碎被检工具,并且可以或许或许对全数果实停止检测,防止抽检不完整性,测试速率快的上风。

                                                        

                                       1  某生果分选现场


光谱检测手艺是一种非打仗、非粉碎性的无损检测手艺,生果外部差别成份和特色对差别波长的光的反射率、透射率和吸光度表现差别,以是可以或许或许经由过程光谱仪检测生果对比明光源的反射光谱或透射光谱进而阐发判定生果的可溶性固形物、光彩、糖分、酸度等特色。今朝该体例已普遍被用于检测脐橙、苹果、桃子、芒果、杏子、猕猴桃、西瓜等生果,别的由于其便利疾速的上风,也普遍操纵于其余农产物如鸡蛋、谷物、饲料、紫薯等的分选检测。

本文以荷兰Avantes公司的微型光纤光谱仪AvaSpec-HS2048XL-EVOAvaSpec-ULS2048XL-EVO为例,先容微型光谱仪在生果检测和生果分选方面的操纵。

                             

Avantes光谱仪模块化,且体积玲珑,便利便携、手持式测试操纵或集成到检测出产线中。AvaSpec-HS2048XL-EVOAvaSpec-ULS2048XL-EVO都接纳高活络度背照式CCD探测器,该探测器在近红外波段呼应机能极好,同时可见紫外局部也有很高的效力,测试精度高。仪器信噪比机能极好,可有效去除噪声的影响。搭配USB3的电路板,最小积分时候可到达微秒量级,完成高速测试,进步任务效力。包罗多种编程说话的DLL静态链接库可以或许或许集成到差别体系软件中。

1. 仪器道理
荷兰Avantes公司的AvaSpec-ULS2048XL-EVO光纤光谱仪,接纳对称式光路设想,焦距75 mm,包罗光纤会商(规范SMA接口)、准直镜、衍射光栅、聚焦镜和大尺寸高活络度背照式线阵CCD探测器,波长规模200-1100 nm,供给USB3.0接口、高速网口和I/O外触发同步接口。与AvaSpec-ULS2048XL-EVO比拟,AvaSpec-HS2048XL-EVO光学平台接纳37.5 mm焦距,数值孔径可达0.22,具备更高的活络度,测试精度更高。

                 

                                     

2  AvaSpec-ULS2048XL-EVO光谱仪的光学平台

2 生果品德检测体例

2.1生果品德检测光路

今朝用于生果无损检测的首要光谱检测体例有反射光谱法、漫反射光谱法、透射光谱法,其光路别离以下图所示。在这些光路中,光源可接纳单个或多个50 W卤素灯组合的体例,既可以或许或许进步光照功率,也可以或许或许进步光照平均度。光谱仪可以或许或许接纳Avantes出产的光纤光谱仪,其体积小,便利集成到体系中,波长规模最多可以或许或许笼盖200-2500 nm,最短积分时候可以或许或许到达2 μs,知足对全数物料疾速、高效的测试需要。光纤可接纳Avantes 800 μm1000 μm的大芯径,进步光通量,金属铠甲包层可掩护光纤防止毁伤。别的,Avantes也可供给多种附件挑选,知足差别的操纵场景。


         

在生果发展阶段,操纵Avantes光谱仪的玲珑机能将光谱仪、光源、光纤集成到体系中完成便联袂持测试体例,防止采摘粉碎生果,同时按照测试成果公道支配施肥、浇灌、培养、采光等前提。经由过程检测成熟度,肯定采摘时候并设定抱负的果实存储情况。在生果采摘后,也可将Avantes光谱仪集成到出产线中,经由过程光谱仪检测生果可溶性物资、糖度、甜度、伤害、腐臭等特色对生果停止主动挑选及品德评级,使出产者可以或许或许保障高品德的同时向花费者供给统一的品德。Avantes疾速精准的上风可大大进步产线的任务效力。

 

2.2生果品德检测数据处置

研讨职员用AvaSpec光谱仪和卤钨灯照明光源(AvaLight-HAL-S-Mini),光纤反射探头对富士苹果的近红外光谱(600 - 1100 nm)停止了研讨,在测试到光谱数据后,研讨职员开辟了一种接洽关系果实固含量、含水量和硬度特色的算法。从这些数据中,研讨小组可以或许或许分手出对展望外部生果品德有效的敏感波长。为了减多数据集,该团队进一步会商了挑选恰当波长的各类体例,而不是监测全部近红外光谱。这类挑选关头波长以较多数据集的体例成为便携式和内联传感体系(Avantes OEM协作火伴今朝正在开辟的体系)开辟的首要构成局部。以下为局部测试数据集。

                    

                       

2.3 二次开辟静态链接库

AvaSpec-DLL二次开辟静态链接库可合用于WindowsLinux体系,有32位和64位两种版本,可以或许或许赞助您轻松地编写软件处置计划,合用于Avantes一切范例光谱仪。该软件首要包罗以下功效:

l  经由过程USB接口和一个或多个光谱仪成立通信。这些函数可以或许或许翻开和封闭所毗连的光谱仪。

l  从光谱仪的EEProm中设置/读取硬件参数。

l  用于获得数据的函数,将数据调入您编写的操纵法式

l  与其余装备经由过程TTL或摹拟旌旗灯号停止通信的函数

Avantes的静态链接库包罗DelphiC++JavaLabViewMatlabvb2013Vc#2013QtdemosPyQt5mfc2013多种编程说话,合适差别开辟者的操纵需要。别的,Avantes还供给具体的二次开辟申明先容,包罗各函数的功效先容,简略例程先容等,赞助开辟者顺遂编写软件。

3.论断
操纵AvaSpec-HS2048XL-EVOAvaSpec-ULS2048XL-EVO光谱仪停止生果检测和分选操纵,具备功效壮大,性价比高、丈量精度高、丈量速率快、操纵简略等特色,并且体积玲珑,便利集成到体系中停止在线监测。

                             

同时Avantes还可以或许或许为您供给更多的挑选,如体积更小(纸牌巨细)的光谱仪CompactLine系列;近红外波段(1000-2500 nm)光谱仪NIRLine系列,超快光谱仪(2000/秒)系列等。如您有更多需要,请您接洽咱们的手艺工程师,咱们会为您供给完美的光谱学处置计划。


Avantes, OEM协作火伴的将来农业


在Avantes,咱们努力于经由过程与立异者协作改良农业出产,操纵光子学手艺让天下变得更夸姣。具有跨越20年出产高品德光子学装备的经历,并与光子学范畴的研讨职员和专家有着紧密亲密的接洽,Avantes是您抱负的OEM协作火伴。请当即与咱们接洽,以领会对于您的怪异操纵的演示或可行性测试的更多信息。

 

1. 卜晓朴, 李永玉*, 闫帅,基于可见-近红外光谱的生鲜紫薯食味品德疾速无损检测,中国农业大学工学