[发明专利]一种小麦品质近红外检测系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种检测系统，尤其涉及一种小麦品质近红外检测系统。

背景技术

快速检测小麦品质质量有利于小麦的育种、贸易和加工，具有重大的现实意义。近红外光谱法的理论基础足通过样品的近红外光谱，记录样品中C一H，O—H，N—H等几乎全部含氢基团的信息。相比传统分析方法，能方便、快速、无损地检测小麦的品质质量，是国家标准规定的小麦品质检测方法。

目前，快速、易操作、低廉的专用近红外光谱仪已成为粮食品质快速检测的发展新方向。国外许多知名的光谱仪器公司已生产出成熟的专用谷物光谱分析仪器，如Zeltex公司的ZX-50SRT型便携式近红外种子品质分析仪等。国内在该领域的研究远远落后。

发明内容

本发明的目的是现快速无损地检测小麦品质，设计了一种小麦品质近红外检测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

小麦品质近红外检测系统由固定光栅光学系统、CCD驱动及信号采集系统、CCD温度控制系统、光源控制系统、旋转台控制系统、计算机软件系统等部分组成。

所述的系统的CCD温度控制系统控制精度为±0.1℃，光强的控制精度为0.02％，仪器信噪比为4000:1。

所述的系统选择偏最小二乘法建模，交叉检验法检验以确定最佳模型，最后用预测集评价其预测性能。评价模型定标效果和预测能力的指标有R2，RMSECV，RMSEP，RPD。

所述的R2表示真实组分值中出现变量的百分数，其值越接近1，预测含量越接近真值，模型的预测能力越好。

所述的RMSECV和RMSEP分别表示在交叉验证和外部验证情况下的预测值与标准值之间的偏离程度，用来判断模型的好坏，其值越小，模型越好。

R所述的PD用来验证模型的稳定性与预测能力，当RPD>3时，模型稳定性和预测性能良好。

本发明的有益效果是：

小麦品质近红外检测系统具有良好的预测性、重复性和稳定性，可以应用于小麦品质的定量检测与分析。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是系统结构图。

图2是近红外检测系统分析流程。

具体实施方式

如图1所示， 麦品质近红外检测系统由固定光栅光学系统、CCD驱动及信号采集系统、CCD温度控制系统、光源控制系统、旋转台控制系统、计算机软件系统等部分组成。系统的CCD温度控制系统控制精度为±0.1℃，光强的控制精度为0.02％，仪器信噪比为4000:1。系统的工作原理为：光源控制系统通过控制流过光源的电流稳定性来保持光源光强的稳定，为系统提供稳定的近红外光。光经过聚光准直后由光纤导入，直接照射到旋转台的样品并透过样品。漫透射后的光由光纤导出，再次聚光准直后，穿透分光系统的狭缝，并被反射到固定光栅上色散，并形成单色光，最后被反射到线阵CCD探测器上，形成连续的近红外光谱。可编程逻辑器件PLD提供脉冲时序驱动CCD探测器将光信号转变成电信号，由AD转换器采集并传输到PLD，再传输到上位机。最后上位机软件系统对光谱信号进行保存和处理。本系统使用单片机和PLD作为控制中心，外接16位的AD转换器与DA转换器，完成该系统的内部电路的控制，并实现与上位机的通讯。

如图2所示，近红外光谱分析法的主要流程包括建立模型和预测样品，基本步骤如下。(1)筛选有代表性的建模样品，采用国标法测得待测量含量，作为建模标准值，并用近红外光谱仪扫描得到样品光谱。(2)采用化学计量学软件，选择合适的预处理和建模方法处理光谱，建立性能优良的近红外光谱分析模型。(3)扫描待测样品的近红外光谱，并采用模型加以分析，得到待测样品的待测成分含量。针对小麦的营养成分种类多且样本容量小于建模变量个数的情况，选择偏最小二乘法建模，交叉检验法检验以确定最佳模型，最后用预测集评价其预测性能。评价模型定标效果和预测能力的指标有R2，RMSECV，RMSEP，RPD。R2表示真实组分值中出现变量的百分数，其值越接近1，预测含量越接近真值，模型的预测能力越好；RMSECV和RMSEP分别表示在交叉验证和外部验证情况下的预测值与标准值之间的偏离程度，用来判断模型的好坏，其值越小，模型越好；RPD用来验证模型的稳定性与预测能力，当RPD>3时，模型稳定性和预测性能良好。