水果糖度可见-近红外光谱手持式检测装置开发与试验

基于可见-近红外光谱分析技术开发了手持式水果糖度检测装置,并用于水果糖度的现场实时分析.硬件系统主要包括微型光谱仪、卤素灯、O L ED显示屏、单片机及驱动电路等.采用K eil 5开发工具,用C语言开发单片机程序.配合上位机以LabView编写的光谱采集程序,实现光谱信息的采集.以苹果和大桃作为检测对象,对装置的检测精度和模型在2台装置(主机、从机)间的传递效果进行了探讨.在实验室和果园环境下,分别获取了苹果、大桃样本在600～950 nm范围的可见-近红外光谱.对实验室条件下采集的主机校正集光谱进行分析,经过平滑、最大值归一化、二阶导数等预处理后,利用偏最小二乘算法分别建立了苹果、大桃的糖度检测模型.模型导入主机装置后,对预测集样本进行检验.对苹果、大桃的预测集相关系数和预测均方根误差分别为0.925,0.587％ 和0.821,0.613％.采用分段直接校正和基于典型相关分析算法的模型传递方法将模型由主机传递到从机.对比后发现,基于典型相关分析算法取得了更好的模型传递结果.从机对苹果、大桃糖度的预测集相关系数和预测均方根误差分别为0.883,0.641％ 和0.805,0.626％.将实验室条件下建立的模型用于树上采集到的水果光谱数据分析,得到预测集相关系数和预测均方根误差分别为0.866,0.741％ 和0.816,0.627％.整体检测结果表明,该装置可以满足对苹果、大桃糖度的有效检测,借助模型传递算法,实现了模型在不同装置间的共享和有效传递,且实验室环境下采集的数据建立的模型可以用于树上水果糖度的有效检测,该装置具有较大的经济价值和应用前景.