[发明专利]基于微型近红外光谱仪的小麦粉品质在线检测系统

权利要求书

1.一种近红外光谱食品建模与在线检测一体化系统，包括在线采集单元、控制和光谱建模分析单元，在线采集单元包括在线采集装置以及生产线模拟运行装置；所述在线采集装置包括微型近红外光谱仪、S3C2416开发板以及一众辅助设备；小型近红外光谱仪为S3C2416开发板的外接USB设备；S3C2416开发板中程序用于控制微型近红外光谱仪以及辅助设备响应控制单元发出的指令；辅助设备根据指令可完成小型近红外光谱仪自身的校验工作；所述控制和光谱建模分析单元负责控制在线采集光谱；并建立小麦粉定量分析模型以及检测在线采集的小麦粉样本的品质；其中，微型近红外光谱仪可使用近红外光谱引擎MicroNIR-2200。

2.一种在线近红外光谱扫描与检测一体化方法，该一体化方法在windows平台下对微型近红外光谱仪进行二次开发，首先通过在线采集单元和仪器控制模块实现在线采集已知各成分化学值的小麦粉样本光谱，然后通过光谱建模分析单元对光谱进行处理，并建立校正建模，再通过校正模型对待测集的小麦粉样本的组分参数进行检测，得到小麦粉样本的待测组分浓度检测值；根据其各组分浓度值，以国标为基准对小麦粉样本品质进行评价。包括如下步骤：

S1)通过网线连接在线光谱采集装置与PC机；

S2)根据小型近红外光谱仪二次开发接口静态库文件ftd2xx.lib以及头文件ftd2xx.h实现仪器控制模块，用于驱动小型近红外光谱仪响应PC端发出的指令；

S3)根据近红外光谱建模分析过程完成光谱建模分析模块，用于实现近红外光谱食品建模与检测；

S4)将在线光谱采集装置安置于生产线模拟装置上，在线采集样品光谱，并通过网络传输给PC端光谱建模分析软件，实现小麦粉品质的在线检测。

3.如权利要求2所述一体化方法，其特征是，步骤S4)所述食品建模与快速检测的操作包括如下步骤：

1)将选定的校正集样品通过化学分析方法测得样本的待测组分的浓度，作为相应组分指标参数的浓度参考值；

2)连接系统各部件，通过控制仪器模块相应命令检验在线采集单元中各设备是否正常工作；

3)将校正集样本依次放入生产线模拟装置的样品仓中，按照设定好的光谱扫描模式测得在线检测装置中校正集食品样本的近红外光谱数据，并通过数据通信模块最终传输给仪器控制和光谱建模分析单元；

4)通过光谱建模模块对步骤3)获得的校正集食品样本的近红外光谱数据进行预处理；

5)利用步骤1)得到的校正集食品样本的待测组分的浓度和步骤4)得到的进行预处理后的校正集食品样本的近红外光谱数据，针对需要检测的组分指标参数，建立多个校正模型；本发明实施例中，具体通过最小二乘方法建立校正模型；其中，预处理方法、参数、模型训练矩阵及模型参数均保存在当前工作目录的指定文件夹下，模型文件格式为txt；

6)对待测集食品样本，通过步骤3)测得近红外光谱数据并传输给光谱建模分析单元；

7)读取步骤5)中的各模型文件，对步骤6)获得的待测集食品样本的近红外光谱数据根据各模型文件中的数据对光谱进行预处理并预测待测组分，得到待测集食品样本的组分浓度检测值。

4.如权利要求3所述一体化方法，其特征是，步骤5)具体通过最小二乘方法建立校正模型。

5.如权利要求3所述一体化方法，其特征是，在得到待测集食品样本的组分浓度检测值后，对步骤5)中建立的校正模型采用模型评价参数对所述校正模型进行评价。

6.如权利要求5所述一体化方法，其特征是，所述模型评价参数包括校正标准偏差、预测标准偏差或决定系数。