近红外应用 | 生果在线分选检测

当我们走进水果店时，会创造同一种水果会分不同的价格售卖，而影响价格的紧张缘故原由是其品质，这时我们就会产生疑问 ➙

我们本日来分享一些关于：如何用科学的方法区分不同品质的水果（当然也能区分同一类水果的不同产地与品种）

随着生活质量提高和消费水平的改变，消费者对付水果品质不同的需求也就匆匆成了水果的发卖分级处理；利用非打仗式水果分选检测技能，不断细分果品，以便知足不同消费市场的需求。

什么是水果分选？

一样平常来说，将其分为四类：大小、重量、外不雅观品质（颜色、新鲜度）、内部品质; 个中在内部品质分选中，紧张判断的指标如下：

糖度

硬度

酸度

内部毛病

然而传统的毁坏性考验方法不仅本钱高，还造成资源摧残浪费蹂躏，因此光谱无损检测的方法成为一大趋势。

水果分选机因其具有检测速率快、可同时检测多种内部身分等优点，近年在农产品内部品质检测方面发展迅速。
其基本事理是：当用近红外光照射水果时，不同的水果内部身分对付不同波长的光学接管和散射程度不同，而内部光谱也会随着水果内部身分质量分数的不同而发生变革。
利用这一特性，即可根据近红外光谱特色剖析水果中的紧张身分及其质量分数。

为什么是近红外光谱？

近红外光谱

近红外光谱属于分子振动光谱的倍频和主频接管光谱，紧张是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的，具有较强的穿透能力。
近红外光紧张是对含氢基团Ｘ－Ｈ（Ｘ＝Ｃ、Ｎ、Ｏ）振动的倍频和合频接管，个中包含了大多数类型有机化合物的组成和分子构造的信息。
由于不同的有机物含有不同的基团，不同的基团有不同的能级，不同的基团和同一基团在不同物理化学环境中对近红外光的接管波长都有明显差别，且接管系数小，发热少，因此近红外光谱可作为获取信息的一种有效的载体。
近红外光照射时，频率相同的光芒和基团将发生共振征象，光的能量通过分子偶极矩的变革通报给分子；而近红外光的频率和样品的振动频率不相同，该频率的红外光就不会被接管。
因此，选用连续改变频率的近红外光照射某样品时，由于试样对不同频率近红外光的选择性接管，通过试样后的近红外光芒在某些波长范围内会变弱，透射出来的红外光芒就携带有机物组分和构造的信息。
通过检测器剖析透射或反射光芒的光密度，就可以确定该组分的含量。

近红外光谱利害势

但是近红外经由两百多年的发展与运用开拓，仪器的进步与算法的改造，仪器制造商与科学家们已经可以将越来越多的劣势规避，从而更好地发挥了近红外不消耗化学试剂，不污染环境等优点，因此也受到越来越多人的青睐。

运用案例

基于近红外光谱技能检测水果糖度（水分/黑心病【可见+近红外】）

紧张过程：

（1）选取具有代表性的水果

（2）通过漫反射或透射办法采集水果样品干系光谱数据；

（3）对光谱数据预处理，肃清不同成分对水果模型精度带来的偏差，选择更有代表性样品的光谱数据；

（4）采取国家和国际认证的化学剖析方法丈量水果样品身分的准确含量；

（5）建立预测模型

（6）未知水果样品近红外光谱的采集，然后用所建立的预测模型预测未知样品的身分含量。

（7）用标准的化学剖析方法丈量未知水果样品身分的含量，验证所建立预测模型的准确性，然后对预测模型进行校正和优化。

范例装置设计：

三大功能模块：光路模块、附件模块、数据处理模块

光路模块的光源对待测水果样品进行有效照射，通过光纤通报给光纤探头，再将透过水果样品的光谱信息进行网络，并通过光纤通报给数据处理模块的光谱仪。
通过微处理器进行处理、打算和剖析，从而完成对待测水果样品糖度的预测，在显示屏上获取结果，实现水果糖度的无损检测。

由于水果的尺寸大小、果肉薄厚，糖酸度有高有低，且分布不均的情形，在光谱采集模块中有多种办法：

图片来源：仪器信息网

以下图为实际的光谱采集谱图案例

脐橙原始光谱采集（可见+近红外）

苹果接管光谱（可见+近红外）

喷鼻香蕉的不同反射光谱（近红外）并做归一化均匀

草莓反射光谱（可见+近红外）

正常与不同腐变程度的苹果透射光谱比较图（可见+近红外）

化学计量学建模

在完成光谱采集后，数据处理成为全体装置的核心步骤。
再建立准确化学值与光谱信息之间的化学计量学模型。

化学计量学模型的建立紧张包括两个过程：校正和预测

硬件：光谱采集模块

① 光谱仪

（近红外系列光谱仪，可见-近红外光谱仪）

② 光源

（海洋光学供应集成和光路设计方案，办理客户在光学部分的担忧；因集成到在线设备，我们推举利用高度可集成化、高稳定性的光源，以适应在线设备的光路设计和永劫光稳定运行。
）

③ 光谱网络附件

（可选配/定制/也可空间光耦合的光纤、准直镜附件，帮助客户办理系统中光传输和耦合问题。
）

软 件

① 光谱读取软件定制/二次开拓（Omnidriver/Seabreeze）

② 近红外光谱建模软件（可根据需求选取不同建模软件）

③ 数据传输与分选机制协议定制

针对不同的水果产线和分选机制，为客户定制数据传输模块及协议办法。
由于通讯办法的差异及需求差异，我们还可以为客户进行光谱仪器协议、固件等开拓，实现同样光谱设备在不同运用中发挥其不同长处。

情由1：触发准确性

在水果分选设备产线中，光谱仪事情在外触发模式，当传输带送入一个水果到丈量位置，立即触发光谱仪开始积分，积分韶光100ms，因此对触发的准确性哀求很高。
而竞争对手的产品外触发韶光不准确，如果产线利用的是高功率卤钨灯，多勾留一段韶光就有可能造成水果的热损伤。

情由2：量产能力性

机器人自动校正并担保每台设备的精准校调，确保每条产线的分选标准同等。

情由3：量身定制

在线系统中如果涌现系统故障会影响整条产线的正常运行，我们可为客户定制系统运行自测协议，减少人为考验步骤，提高生产效率。

本文来源：海洋光学