基于近红外光谱技术的干制哈密大枣水分含量无损检测与模型优化研究

发布时间：2024-06-15 05:26

　　哈密大枣是新疆特色干果,个大肉厚,外观紫红有光泽,食之有药香,是上等的滋补食品和药用食品。水分含量作为干制哈密大枣重要品质参数之一,干制过程中若含水量过少,会使硬度增加,口感变差;若水分含量过高,会使细菌容易繁殖,在贮藏和运输过程中易腐烂变质。目前对哈密大枣水分含量的检测还采用传统破坏性检测方法,其效率低、耗时长,不适于大规模的生产需要;针对这些问题,本文以干制哈密大枣为研究对象,搭建适用于干制哈密大枣光谱采集装置,建立水分含量定量预测模型,并对模型参数进行优化,实现干制哈密大枣水分含量的无损检测研究。主要研究内容如下:1.搭建适用于干制哈密大枣近红外光谱采集装置。主要包括:近红外光谱仪及配套软件、漫反射光纤、卤素灯光源、三菱PLC和计算机等。采集装置可实现光源角度和光纤距离的可调整,和在0 cm/s、1 cm/s、2 cm/s和3 cm/s速度下干制哈密大枣近红外光谱信息的采集。2.采集装置参数的选择和优化。采集不同扫描次数、光源角度和光纤距离条件下对应的近红外光谱数据,并建立对应的偏最小二乘(PLS)和极限学习机(ELM)水分含量预测模型。不同条件下的模型的预测结果表明:扫描次数为...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 存在的主要问题及问题分析
    1.4 本文主要研究内容及技术路线
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 技术路线
第二章 干制哈密大枣近红外检测装置总体设计与参数选择
    2.1 近红外光谱检测装置
        2.1.1 近红外光谱采集检测装置总体设计
        2.1.2 光源系统设计
        2.1.3 光谱仪与软件
    2.2 试验材料与方法
        2.2.1 试验材料
        2.2.2 干制哈密大枣近红外光谱采集
        2.2.3 干制哈密大枣样本划分
        2.2.4 水分含量测定
        2.2.5 预测模型
        2.2.6 模型评价指标
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 扫描次数对干制哈密大枣近红外光谱的影响
        2.3.2 光源入射角度对干制哈密大枣近红外光谱的影响
        2.3.3 光纤距离对干制哈密大枣近红外光谱的影响
第三章 不同速度条件下干制哈密大枣近红外光谱优化研究
    3.1 试验材料
    3.2 干制哈密大枣近红外采集
    3.3 干制哈密大枣水分含量测定
    3.4 奇异值剔除异常光谱剔除
        3.4.1 异常光谱剔除
        3.4.2 水分异常
        3.4.3 异常样本剔除结果分析
        3.4.4 样品集划分
    3.5 特征波长提取
        3.5.1 CARS提取特征波长
        3.5.2 SAP提取特征波长
        3.5.3 si-PLS提取特征波长
        3.5.4 GA提取特征波长
        3.5.5 特征波长结果分析
    3.6 光谱预处理方法优化
        3.6.1 多元散射校正
        3.6.2 矢量归一化
        3.6.3 标准正态变换
        3.6.4 预处理结果分析
第四章 干制哈密大枣水分含量近红外光谱模型优化研究
    4.1 SVR模型
        4.1.1 SVR模型介绍
        4.1.2 核函数对SVR预测结果的影响
        4.1.3 干制哈密大枣近红外光谱SVR模型惩罚因子和核参数优化研究
    4.2 BP神经网络模型
        4.2.1 BP神经网络介绍
        4.2.2 BP神经网络模型隐含层神经元个数对模型的影响
        4.2.3 干制哈密大枣近红外光谱BPNN模型权值和阈值优化研究
    4.3 GA-ELM模型
        4.3.1 GA-ELM模型介绍
        4.3.2 参数选择
        4.3.3 干制哈密大枣近红外光谱ELM模型权值和阈值优化研究
    4.4 参数优化模型结果分析
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
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