發(fā)布時(shí)間：2021-07-22 21:15

　　畜肉品質(zhì)光譜檢測(cè)過程中,不同樣品之間的厚度差異導(dǎo)致肉品表面到光纖探頭的檢測(cè)距離存在差異,對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果影響較大。針對(duì)這一問題,設(shè)計(jì)了一種用于肉品無損檢測(cè)的光學(xué)傳感器,并間隔玻璃從下至上對(duì)畜肉品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè),消除了樣品厚度對(duì)檢測(cè)距離的影響,并分析了光譜曲線隨檢測(cè)距離變化的變化規(guī)律。為探究所設(shè)計(jì)方案的可行性,搭建了試驗(yàn)平臺(tái),包括光譜儀、距離調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、光源、石英玻璃、光學(xué)傳感器和計(jì)算機(jī),其中石英玻璃可透過220～2 500 nm波長范圍的光而無吸收,光學(xué)傳感器可以幫助采集更多的肉品漫反射光。選擇了18個(gè)豬肉樣品貯藏在4℃環(huán)境中,并在不同的冷藏時(shí)間取出進(jìn)行光譜采集（400～1 100 nm）,采用不同的檢測(cè)距離（8～22 mm,間隔2 mm）,最后測(cè)量樣品的揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）含量。在獲得樣品光譜數(shù)據(jù)后,分別用1階導(dǎo)數(shù)、多元散射校正（MSC）、標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變換（SNV）和1階導(dǎo)數(shù)+SNV等方法進(jìn)行預(yù)處理,并建立豬肉的TVB-N含量的偏最小二乘回歸（PLSR）預(yù)測(cè)模型。結(jié)果表明:當(dāng)檢測(cè)距離為16 mm,采用1階導(dǎo)數(shù)+SNV預(yù)處理時(shí),建立的TVB-N含量預(yù)測(cè)模型效果最好,校正集相關(guān)系數(shù)和均方根誤差分別... 

【文章來源】：農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2020,51(S2)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

近紅外光譜檢測(cè)肉樣示意圖

為檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)光學(xué)傳感器及從下往上間隔玻璃檢測(cè)肉品方案的可行性，搭建了試驗(yàn)平臺(tái)，并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。圖2a所示為所搭建試驗(yàn)平臺(tái)三維結(jié)構(gòu)圖，主要包括光譜儀、高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、石英玻璃、光學(xué)傳感器和光源。其中石英玻璃固定在支架上，光學(xué)傳感器安裝在距離調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上，并可進(jìn)行高度位置調(diào)節(jié)。整個(gè)檢測(cè)過程，鹵鎢燈發(fā)射光線通過環(huán)形光纖和光學(xué)傳感器透過石英玻璃照射在待測(cè)樣品上，經(jīng)樣品反射回來的光透射過石英玻璃，經(jīng)過光學(xué)傳感器被光譜儀所采集。所設(shè)計(jì)光學(xué)傳感器起到防止光照不進(jìn)入到樣品內(nèi)部而直接進(jìn)入到采集探頭以及幫助采集更多的肉品漫反射光的作用。圖2b所示為實(shí)際搭建的試驗(yàn)平臺(tái)，周圍用黑色硬紙板封閉，且整體位于暗箱中，以減小外界雜散光的影響。1.2 材料

如圖4所示為不同距離下所采集的樣品原始光譜數(shù)據(jù)，從圖中可以看出，不同冷藏時(shí)間豬肉光譜呈現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)。在同一檢測(cè)距離下，不同冷藏時(shí)間豬肉光譜曲線在450～600 nm、650～850 nm處呈現(xiàn)出較大的差距。不同的檢測(cè)距離下，不同冷藏時(shí)間豬肉光譜反射率在650～850 nm波段處差異大小不同。且隨檢測(cè)距離的增大，光譜反射率呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，這可能與積分時(shí)間相關(guān)。當(dāng)檢測(cè)距離為8 mm時(shí)，利用參考白板設(shè)置最佳積分時(shí)間時(shí)，有較少的光進(jìn)入光譜采集探頭，因此為達(dá)到最佳的效果需要更大的積分時(shí)間，而當(dāng)檢測(cè)距離為10～18 mm時(shí)，所設(shè)計(jì)光學(xué)傳感器能收集到更多的參考白板反射光，因此所設(shè)置的積分時(shí)間也較小;當(dāng)檢測(cè)距離大于20 mm時(shí)，隨距離的增大，光學(xué)傳感器能采集的光減少，因此自動(dòng)設(shè)置的積分時(shí)間也增大。由于參考白板校準(zhǔn)時(shí)符合光反射定律，因此大部分光被垂直反射回光學(xué)傳感器，而經(jīng)過樣品散射回的光各個(gè)方向都存在，更加均勻，所以在文中所選的檢測(cè)距離下，光學(xué)傳感器所能采集到的樣品散射光差別較小，而不同的檢測(cè)距離所設(shè)置的積分時(shí)間呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，因此，隨檢測(cè)距離的增大，光譜反射率呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)。對(duì)不同檢測(cè)距離下的原始光譜分別采用SNV、MSC、1階導(dǎo)數(shù)、1階導(dǎo)數(shù)+SNV等方法進(jìn)行預(yù)處理，檢測(cè)距離為16 mm時(shí)平滑后的光譜曲線如圖5所示:與原始光譜對(duì)比，SNV與MSC可消除樣品表面顆粒散射帶來的影響[18]，光譜矯正后在460、560、820 nm有明顯的吸收峰;其中460 nm為肌肉高鐵肌紅蛋白吸收峰;560 nm為氧化肌紅蛋白吸收峰;820 nm為C—H振動(dòng)3級(jí)倍頻吸收峰和C—H伸縮振動(dòng)4級(jí)倍頻吸收峰[19-22]。這說明隨著冷藏時(shí)間的增加，豬肉內(nèi)蛋白質(zhì)逐漸分解為TVB-N。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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