陸輝山++張林

摘要：采用近紅外光譜分析技術(shù)對水果糖酸度檢測裝置進行研究，主要設(shè)計了水果傳輸模塊、光照模塊、光譜采集模塊和數(shù)據(jù)分析處理模塊，再以福建早桔作為試驗樣本對系統(tǒng)進行驗證。結(jié)果表明，采用近紅外漫反射光譜分析技術(shù)實現(xiàn)對水果糖酸度的實時檢測是可行的，且采用多元散色校正（MSC）的光譜預(yù)處理方法對水果漫反射光譜進行預(yù)處理后建立的模型最優(yōu)，模型具有良好的預(yù)測精度和預(yù)測穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：水果；糖酸度；實時檢測裝置；近紅外；漫反射；多元散色校正；精度；穩(wěn)定性

中圖分類號： TP274+.5文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）10-0289-03

收稿日期：2013-12-26

基金項目：國家自然基金（編號：41201294）；山西省自然科學基金（編號：2009021019-3、2013011026-2）。

作者簡介：陸輝山（1975—），男，山西應(yīng)縣人，博士，副教授，主要從事無損檢測技術(shù)與裝置研究。E-mail：759013520@qq.com。水果因含有人體所需的多種礦物質(zhì)、維生素等營養(yǎng)成分而被人們作為不可或缺的日常食用品，隨著生活水平的提高，人們對食用水果的甜度好口感也有了更高的要求。傳統(tǒng)的檢測技術(shù)不但費時費力，而且還會對水果造成傷害。近年來，近紅外光譜檢測技術(shù)的快速發(fā)展使得采用近紅外光譜分析技術(shù)實現(xiàn)對水果糖濃度的快速、無損檢測成為可能。近紅外光譜檢測技術(shù)具有快速簡便、無損、準確等特點，已在農(nóng)業(yè)和食品行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用[1]。國內(nèi)外研究人員利用近紅外（NIR）分析技術(shù)對水果內(nèi)部品質(zhì)指標檢測已取得了重大成績，Kawano選用680～1 235 nm光譜范圍近紅外光譜，采用透射的方法對柑橘的糖濃度進行了檢測分析[2]；Slaughter采用近紅外光譜分析技術(shù)對油桃內(nèi)可溶性固形物含量、糖度和葉綠素A含量等指標進行了定量研究[3]；McGlone研究了不同的近紅外檢測系統(tǒng)對高速運動的蘋果內(nèi)部糖濃度檢測的影響[4]。在國內(nèi)，近紅外光譜分析技術(shù)在農(nóng)副產(chǎn)品中的研究雖然起步比較晚，但也已取得了相當多的成就。孫通等采用近紅外光譜結(jié)合可見光對南豐蜜桔的可溶性固形物含量的影響進行了研究[5]；劉燕德等利用近紅外漫反射技術(shù)對蘋果糖濃度的影響進行了定量研究[6]；董小玲等采用近紅外漫反射技術(shù)結(jié)合小波壓縮技術(shù)對馬鈴薯淀粉含量的影響進行了深入研究[7]；高海龍等利用近紅外漫反射光譜實現(xiàn)了對鮮棗品種的鑒別和對劣棗的剔除工作[8]。前人通過大量的試驗證明，采用近紅外漫反射技術(shù)間接實現(xiàn)對水果糖濃度和酸度的檢測是可行的，在這方面積累了大量的經(jīng)驗，然而大多數(shù)研究僅僅停留在試驗層次，還沒有一套完整的水果糖酸度實時檢測的設(shè)計研究方案。因此，本試驗在前人理論研究的基礎(chǔ)上探索性地設(shè)計了一個水果糖酸濃度實時檢測裝置。

1系統(tǒng)設(shè)計

為了實現(xiàn)水果糖度和酸度內(nèi)部品質(zhì)的檢測，根據(jù)近紅外在線檢測的設(shè)計要求，設(shè)計了基于試驗臺基礎(chǔ)的實時檢測系統(tǒng)，為在線實時檢測試驗提供了良好的硬件支持。

1.1整體設(shè)計

為建立一種基于近紅外光譜分析的水果內(nèi)部品質(zhì)（糖度和酸度）在線實時檢測系統(tǒng)，使該裝置可以實現(xiàn)水果在一定范圍內(nèi)的傳輸、水果定位、光譜采集、定量/定性分析等功能。因此，該系統(tǒng)主要包括傳輸單元、控制單元、光譜采集單元和數(shù)據(jù)處理單元等部分（圖1）。傳輸單元包括托盤、軌道、輸送小車等部分，輸送小車帶動裝有水果的托盤在軌道上運動，完成水果傳輸?shù)娜蝿?wù)，輸送小車的最終動力來源于電動機，控制系統(tǒng)通過控制電機的運轉(zhuǎn)，達到控制水果的運輸?？刂茊卧?對檢測出發(fā)裝置和用于試驗臺上所需控制的部件通信接口構(gòu)成，負責控制小車的動作，完成水果定位、光譜采集等工作。光譜采集單元包括采集探頭、光纖、光譜儀等部分構(gòu)成，負責完成對每個水果的光譜采集的任務(wù)。數(shù)據(jù)處理單元由特定的DSP處理器和事先建立的水果糖酸度預(yù)測算法模型組成，通過對光譜的預(yù)處理去除噪聲，然后輸入到預(yù)測模型得到水果的內(nèi)部品質(zhì)指標。

1.2傳輸系統(tǒng)設(shè)計

傳輸系統(tǒng)負責水果保持特定的姿態(tài)以一定的速度進入光譜檢測箱中，為光譜的采集做好實現(xiàn)準備工作。這個環(huán)節(jié)的技術(shù)特點在于保證水果的穩(wěn)定運動、托盤與水果之間的避光區(qū)、傳輸速度的調(diào)節(jié)等。具體設(shè)計如下所述。

1.2.1軌道設(shè)計根據(jù)水果的實際大小和實現(xiàn)水果的平穩(wěn)傳輸?shù)囊?，軌道采用市場上的型材加工而成，使?根平行的三角鐵型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證2根角鐵的平行，角鐵的角為小車提供導向作用，保證小車的有向運動。

1.2.2水果托盤和小車設(shè)計水果托盤和小車的設(shè)計主要要完成水果的運輸和定位功能，設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.3光照系統(tǒng)設(shè)計

光照系統(tǒng)由光源和光照箱兩部分構(gòu)成，為水果在線檢測提供穩(wěn)定、可控的近紅外光源，使整個系統(tǒng)有足夠強的光線被照射到水果表面，協(xié)助光譜采集模塊完成漫反射光譜的采集

工作。光照系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

1.4光譜采集部分設(shè)計

光譜采集單元包括近紅外探測器、光纖、光譜儀等部分，主要完成對水果漫反射回的近紅外光譜進行實時采集，光譜采集部分流程圖如圖4所示。本系統(tǒng)中采用的近紅外漫反射吸光度計算公式為：

3結(jié)論

本研究首先對水果糖酸度近紅外檢測系統(tǒng)進行整體設(shè)計，主要對傳輸模塊、光照模塊、光譜采集模塊和數(shù)據(jù)分析處理模塊進行了詳細設(shè)計說明，然后采用100個福建早桔作為試驗樣本對系統(tǒng)進行驗證，驗證結(jié)果表明采用近紅外光譜漫反射技術(shù)間接實現(xiàn)對水果糖酸度的檢測是可行的，且具有較好的效果。其中，用光譜預(yù)處理后建立的水果糖酸度模型效果更佳，采用多元散色校正（MSC）的光譜預(yù)處理方法對光譜預(yù)處理后建立的模型最優(yōu)。

參考文獻：

[1]王偉明，董大明，鄭文剛，等. 梨果糖濃度近紅外漫反射光譜檢測的預(yù)處理方法研究[J]. 光譜學與光譜分析，2013，33（2）：359-362.

[2] Kawano S. Present condition of nondestructive quality evaluation of fruits and vegetables in Japan[J]. JARQ，1992，28：212.

[3]Slaughter D C. Nondestructive determination of internal quality in peaches and nectarines[J]. Transactions of The ASAE，1995，38（2）：617-623.

[4]McGlone V A. Transmission measurements on intact apples moving at high speed[J]. Journal of Near Infrared Spectroscopy，2004，12（1）：37-43.

[5]孫通，許文麗，胡田，等. 基于UVE-ICA和支持向量機的南豐蜜桔可溶性固形物可見-近紅外檢測[J]. 光譜學與光譜分析，2013，33（12）：3235-3239.

[6]劉燕德，應(yīng)義斌. 蘋果糖分含量的近紅外漫反射檢測研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2004，20（1）：189-192.

[7]董小玲，孫旭東. 基于小波壓縮的馬鈴薯全粉還原糖近紅外光譜檢測研究[J]. 光譜學與光譜分析，2013，33（12）：3216-3220.

[8]高海龍，李小昱. 近紅外光譜鑒別鮮棗品種及裂果研究[J]. 光譜學與光譜分析，2013，33（12）：3231-3234.

[9]劉蘭濤，陳曉光，吳文福，等. 三波長谷物蛋白質(zhì)近紅外檢測儀[J]. 吉林大學學報：工學版，2009，39（1）：93-97.

摘要：采用近紅外光譜分析技術(shù)對水果糖酸度檢測裝置進行研究，主要設(shè)計了水果傳輸模塊、光照模塊、光譜采集模塊和數(shù)據(jù)分析處理模塊，再以福建早桔作為試驗樣本對系統(tǒng)進行驗證。結(jié)果表明，采用近紅外漫反射光譜分析技術(shù)實現(xiàn)對水果糖酸度的實時檢測是可行的，且采用多元散色校正（MSC）的光譜預(yù)處理方法對水果漫反射光譜進行預(yù)處理后建立的模型最優(yōu)，模型具有良好的預(yù)測精度和預(yù)測穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：水果；糖酸度；實時檢測裝置；近紅外；漫反射；多元散色校正；精度；穩(wěn)定性

中圖分類號： TP274+.5文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）10-0289-03

收稿日期：2013-12-26

基金項目：國家自然基金（編號：41201294）；山西省自然科學基金（編號：2009021019-3、2013011026-2）。

作者簡介：陸輝山（1975—），男，山西應(yīng)縣人，博士，副教授，主要從事無損檢測技術(shù)與裝置研究。E-mail：759013520@qq.com。水果因含有人體所需的多種礦物質(zhì)、維生素等營養(yǎng)成分而被人們作為不可或缺的日常食用品，隨著生活水平的提高，人們對食用水果的甜度好口感也有了更高的要求。傳統(tǒng)的檢測技術(shù)不但費時費力，而且還會對水果造成傷害。近年來，近紅外光譜檢測技術(shù)的快速發(fā)展使得采用近紅外光譜分析技術(shù)實現(xiàn)對水果糖濃度的快速、無損檢測成為可能。近紅外光譜檢測技術(shù)具有快速簡便、無損、準確等特點，已在農(nóng)業(yè)和食品行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用[1]。國內(nèi)外研究人員利用近紅外（NIR）分析技術(shù)對水果內(nèi)部品質(zhì)指標檢測已取得了重大成績，Kawano選用680～1 235 nm光譜范圍近紅外光譜，采用透射的方法對柑橘的糖濃度進行了檢測分析[2]；Slaughter采用近紅外光譜分析技術(shù)對油桃內(nèi)可溶性固形物含量、糖度和葉綠素A含量等指標進行了定量研究[3]；McGlone研究了不同的近紅外檢測系統(tǒng)對高速運動的蘋果內(nèi)部糖濃度檢測的影響[4]。在國內(nèi)，近紅外光譜分析技術(shù)在農(nóng)副產(chǎn)品中的研究雖然起步比較晚，但也已取得了相當多的成就。孫通等采用近紅外光譜結(jié)合可見光對南豐蜜桔的可溶性固形物含量的影響進行了研究[5]；劉燕德等利用近紅外漫反射技術(shù)對蘋果糖濃度的影響進行了定量研究[6]；董小玲等采用近紅外漫反射技術(shù)結(jié)合小波壓縮技術(shù)對馬鈴薯淀粉含量的影響進行了深入研究[7]；高海龍等利用近紅外漫反射光譜實現(xiàn)了對鮮棗品種的鑒別和對劣棗的剔除工作[8]。前人通過大量的試驗證明，采用近紅外漫反射技術(shù)間接實現(xiàn)對水果糖濃度和酸度的檢測是可行的，在這方面積累了大量的經(jīng)驗，然而大多數(shù)研究僅僅停留在試驗層次，還沒有一套完整的水果糖酸度實時檢測的設(shè)計研究方案。因此，本試驗在前人理論研究的基礎(chǔ)上探索性地設(shè)計了一個水果糖酸濃度實時檢測裝置。

1系統(tǒng)設(shè)計

為了實現(xiàn)水果糖度和酸度內(nèi)部品質(zhì)的檢測，根據(jù)近紅外在線檢測的設(shè)計要求，設(shè)計了基于試驗臺基礎(chǔ)的實時檢測系統(tǒng)，為在線實時檢測試驗提供了良好的硬件支持。

1.1整體設(shè)計

為建立一種基于近紅外光譜分析的水果內(nèi)部品質(zhì)（糖度和酸度）在線實時檢測系統(tǒng)，使該裝置可以實現(xiàn)水果在一定范圍內(nèi)的傳輸、水果定位、光譜采集、定量/定性分析等功能。因此，該系統(tǒng)主要包括傳輸單元、控制單元、光譜采集單元和數(shù)據(jù)處理單元等部分（圖1）。傳輸單元包括托盤、軌道、輸送小車等部分，輸送小車帶動裝有水果的托盤在軌道上運動，完成水果傳輸?shù)娜蝿?wù)，輸送小車的最終動力來源于電動機，控制系統(tǒng)通過控制電機的運轉(zhuǎn)，達到控制水果的運輸?？刂茊卧?對檢測出發(fā)裝置和用于試驗臺上所需控制的部件通信接口構(gòu)成，負責控制小車的動作，完成水果定位、光譜采集等工作。光譜采集單元包括采集探頭、光纖、光譜儀等部分構(gòu)成，負責完成對每個水果的光譜采集的任務(wù)。數(shù)據(jù)處理單元由特定的DSP處理器和事先建立的水果糖酸度預(yù)測算法模型組成，通過對光譜的預(yù)處理去除噪聲，然后輸入到預(yù)測模型得到水果的內(nèi)部品質(zhì)指標。

1.2傳輸系統(tǒng)設(shè)計

傳輸系統(tǒng)負責水果保持特定的姿態(tài)以一定的速度進入光譜檢測箱中，為光譜的采集做好實現(xiàn)準備工作。這個環(huán)節(jié)的技術(shù)特點在于保證水果的穩(wěn)定運動、托盤與水果之間的避光區(qū)、傳輸速度的調(diào)節(jié)等。具體設(shè)計如下所述。

1.2.1軌道設(shè)計根據(jù)水果的實際大小和實現(xiàn)水果的平穩(wěn)傳輸?shù)囊?，軌道采用市場上的型材加工而成，使?根平行的三角鐵型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證2根角鐵的平行，角鐵的角為小車提供導向作用，保證小車的有向運動。

1.2.2水果托盤和小車設(shè)計水果托盤和小車的設(shè)計主要要完成水果的運輸和定位功能，設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.3光照系統(tǒng)設(shè)計

光照系統(tǒng)由光源和光照箱兩部分構(gòu)成，為水果在線檢測提供穩(wěn)定、可控的近紅外光源，使整個系統(tǒng)有足夠強的光線被照射到水果表面，協(xié)助光譜采集模塊完成漫反射光譜的采集

工作。光照系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

1.4光譜采集部分設(shè)計

光譜采集單元包括近紅外探測器、光纖、光譜儀等部分，主要完成對水果漫反射回的近紅外光譜進行實時采集，光譜采集部分流程圖如圖4所示。本系統(tǒng)中采用的近紅外漫反射吸光度計算公式為：

3結(jié)論

本研究首先對水果糖酸度近紅外檢測系統(tǒng)進行整體設(shè)計，主要對傳輸模塊、光照模塊、光譜采集模塊和數(shù)據(jù)分析處理模塊進行了詳細設(shè)計說明，然后采用100個福建早桔作為試驗樣本對系統(tǒng)進行驗證，驗證結(jié)果表明采用近紅外光譜漫反射技術(shù)間接實現(xiàn)對水果糖酸度的檢測是可行的，且具有較好的效果。其中，用光譜預(yù)處理后建立的水果糖酸度模型效果更佳，采用多元散色校正（MSC）的光譜預(yù)處理方法對光譜預(yù)處理后建立的模型最優(yōu)。

參考文獻：

[1]王偉明，董大明，鄭文剛，等. 梨果糖濃度近紅外漫反射光譜檢測的預(yù)處理方法研究[J]. 光譜學與光譜分析，2013，33（2）：359-362.

[2] Kawano S. Present condition of nondestructive quality evaluation of fruits and vegetables in Japan[J]. JARQ，1992，28：212.

[3]Slaughter D C. Nondestructive determination of internal quality in peaches and nectarines[J]. Transactions of The ASAE，1995，38（2）：617-623.

[4]McGlone V A. Transmission measurements on intact apples moving at high speed[J]. Journal of Near Infrared Spectroscopy，2004，12（1）：37-43.

[5]孫通，許文麗，胡田，等. 基于UVE-ICA和支持向量機的南豐蜜桔可溶性固形物可見-近紅外檢測[J]. 光譜學與光譜分析，2013，33（12）：3235-3239.

[6]劉燕德，應(yīng)義斌. 蘋果糖分含量的近紅外漫反射檢測研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2004，20（1）：189-192.

[7]董小玲，孫旭東. 基于小波壓縮的馬鈴薯全粉還原糖近紅外光譜檢測研究[J]. 光譜學與光譜分析，2013，33（12）：3216-3220.

[8]高海龍，李小昱. 近紅外光譜鑒別鮮棗品種及裂果研究[J]. 光譜學與光譜分析，2013，33（12）：3231-3234.

[9]劉蘭濤，陳曉光，吳文福，等. 三波長谷物蛋白質(zhì)近紅外檢測儀[J]. 吉林大學學報：工學版，2009，39（1）：93-97.

摘要：采用近紅外光譜分析技術(shù)對水果糖酸度檢測裝置進行研究，主要設(shè)計了水果傳輸模塊、光照模塊、光譜采集模塊和數(shù)據(jù)分析處理模塊，再以福建早桔作為試驗樣本對系統(tǒng)進行驗證。結(jié)果表明，采用近紅外漫反射光譜分析技術(shù)實現(xiàn)對水果糖酸度的實時檢測是可行的，且采用多元散色校正（MSC）的光譜預(yù)處理方法對水果漫反射光譜進行預(yù)處理后建立的模型最優(yōu)，模型具有良好的預(yù)測精度和預(yù)測穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：水果；糖酸度；實時檢測裝置；近紅外；漫反射；多元散色校正；精度；穩(wěn)定性

中圖分類號： TP274+.5文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）10-0289-03

收稿日期：2013-12-26

基金項目：國家自然基金（編號：41201294）；山西省自然科學基金（編號：2009021019-3、2013011026-2）。

作者簡介：陸輝山（1975—），男，山西應(yīng)縣人，博士，副教授，主要從事無損檢測技術(shù)與裝置研究。E-mail：759013520@qq.com。水果因含有人體所需的多種礦物質(zhì)、維生素等營養(yǎng)成分而被人們作為不可或缺的日常食用品，隨著生活水平的提高，人們對食用水果的甜度好口感也有了更高的要求。傳統(tǒng)的檢測技術(shù)不但費時費力，而且還會對水果造成傷害。近年來，近紅外光譜檢測技術(shù)的快速發(fā)展使得采用近紅外光譜分析技術(shù)實現(xiàn)對水果糖濃度的快速、無損檢測成為可能。近紅外光譜檢測技術(shù)具有快速簡便、無損、準確等特點，已在農(nóng)業(yè)和食品行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用[1]。國內(nèi)外研究人員利用近紅外（NIR）分析技術(shù)對水果內(nèi)部品質(zhì)指標檢測已取得了重大成績，Kawano選用680～1 235 nm光譜范圍近紅外光譜，采用透射的方法對柑橘的糖濃度進行了檢測分析[2]；Slaughter采用近紅外光譜分析技術(shù)對油桃內(nèi)可溶性固形物含量、糖度和葉綠素A含量等指標進行了定量研究[3]；McGlone研究了不同的近紅外檢測系統(tǒng)對高速運動的蘋果內(nèi)部糖濃度檢測的影響[4]。在國內(nèi)，近紅外光譜分析技術(shù)在農(nóng)副產(chǎn)品中的研究雖然起步比較晚，但也已取得了相當多的成就。孫通等采用近紅外光譜結(jié)合可見光對南豐蜜桔的可溶性固形物含量的影響進行了研究[5]；劉燕德等利用近紅外漫反射技術(shù)對蘋果糖濃度的影響進行了定量研究[6]；董小玲等采用近紅外漫反射技術(shù)結(jié)合小波壓縮技術(shù)對馬鈴薯淀粉含量的影響進行了深入研究[7]；高海龍等利用近紅外漫反射光譜實現(xiàn)了對鮮棗品種的鑒別和對劣棗的剔除工作[8]。前人通過大量的試驗證明，采用近紅外漫反射技術(shù)間接實現(xiàn)對水果糖濃度和酸度的檢測是可行的，在這方面積累了大量的經(jīng)驗，然而大多數(shù)研究僅僅停留在試驗層次，還沒有一套完整的水果糖酸度實時檢測的設(shè)計研究方案。因此，本試驗在前人理論研究的基礎(chǔ)上探索性地設(shè)計了一個水果糖酸濃度實時檢測裝置。

1系統(tǒng)設(shè)計

為了實現(xiàn)水果糖度和酸度內(nèi)部品質(zhì)的檢測，根據(jù)近紅外在線檢測的設(shè)計要求，設(shè)計了基于試驗臺基礎(chǔ)的實時檢測系統(tǒng)，為在線實時檢測試驗提供了良好的硬件支持。

1.1整體設(shè)計

為建立一種基于近紅外光譜分析的水果內(nèi)部品質(zhì)（糖度和酸度）在線實時檢測系統(tǒng)，使該裝置可以實現(xiàn)水果在一定范圍內(nèi)的傳輸、水果定位、光譜采集、定量/定性分析等功能。因此，該系統(tǒng)主要包括傳輸單元、控制單元、光譜采集單元和數(shù)據(jù)處理單元等部分（圖1）。傳輸單元包括托盤、軌道、輸送小車等部分，輸送小車帶動裝有水果的托盤在軌道上運動，完成水果傳輸?shù)娜蝿?wù)，輸送小車的最終動力來源于電動機，控制系統(tǒng)通過控制電機的運轉(zhuǎn)，達到控制水果的運輸。控制單元由1對檢測出發(fā)裝置和用于試驗臺上所需控制的部件通信接口構(gòu)成，負責控制小車的動作，完成水果定位、光譜采集等工作。光譜采集單元包括采集探頭、光纖、光譜儀等部分構(gòu)成，負責完成對每個水果的光譜采集的任務(wù)。數(shù)據(jù)處理單元由特定的DSP處理器和事先建立的水果糖酸度預(yù)測算法模型組成，通過對光譜的預(yù)處理去除噪聲，然后輸入到預(yù)測模型得到水果的內(nèi)部品質(zhì)指標。

1.2傳輸系統(tǒng)設(shè)計

傳輸系統(tǒng)負責水果保持特定的姿態(tài)以一定的速度進入光譜檢測箱中，為光譜的采集做好實現(xiàn)準備工作。這個環(huán)節(jié)的技術(shù)特點在于保證水果的穩(wěn)定運動、托盤與水果之間的避光區(qū)、傳輸速度的調(diào)節(jié)等。具體設(shè)計如下所述。

1.2.1軌道設(shè)計根據(jù)水果的實際大小和實現(xiàn)水果的平穩(wěn)傳輸?shù)囊?，軌道采用市場上的型材加工而成，使?根平行的三角鐵型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證2根角鐵的平行，角鐵的角為小車提供導向作用，保證小車的有向運動。

1.2.2水果托盤和小車設(shè)計水果托盤和小車的設(shè)計主要要完成水果的運輸和定位功能，設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.3光照系統(tǒng)設(shè)計

光照系統(tǒng)由光源和光照箱兩部分構(gòu)成，為水果在線檢測提供穩(wěn)定、可控的近紅外光源，使整個系統(tǒng)有足夠強的光線被照射到水果表面，協(xié)助光譜采集模塊完成漫反射光譜的采集

工作。光照系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

1.4光譜采集部分設(shè)計

光譜采集單元包括近紅外探測器、光纖、光譜儀等部分，主要完成對水果漫反射回的近紅外光譜進行實時采集，光譜采集部分流程圖如圖4所示。本系統(tǒng)中采用的近紅外漫反射吸光度計算公式為：

3結(jié)論

本研究首先對水果糖酸度近紅外檢測系統(tǒng)進行整體設(shè)計，主要對傳輸模塊、光照模塊、光譜采集模塊和數(shù)據(jù)分析處理模塊進行了詳細設(shè)計說明，然后采用100個福建早桔作為試驗樣本對系統(tǒng)進行驗證，驗證結(jié)果表明采用近紅外光譜漫反射技術(shù)間接實現(xiàn)對水果糖酸度的檢測是可行的，且具有較好的效果。其中，用光譜預(yù)處理后建立的水果糖酸度模型效果更佳，采用多元散色校正（MSC）的光譜預(yù)處理方法對光譜預(yù)處理后建立的模型最優(yōu)。

參考文獻：

[1]王偉明，董大明，鄭文剛，等. 梨果糖濃度近紅外漫反射光譜檢測的預(yù)處理方法研究[J]. 光譜學與光譜分析，2013，33（2）：359-362.

[2] Kawano S. Present condition of nondestructive quality evaluation of fruits and vegetables in Japan[J]. JARQ，1992，28：212.

[3]Slaughter D C. Nondestructive determination of internal quality in peaches and nectarines[J]. Transactions of The ASAE，1995，38（2）：617-623.

[4]McGlone V A. Transmission measurements on intact apples moving at high speed[J]. Journal of Near Infrared Spectroscopy，2004，12（1）：37-43.

[5]孫通，許文麗，胡田，等. 基于UVE-ICA和支持向量機的南豐蜜桔可溶性固形物可見-近紅外檢測[J]. 光譜學與光譜分析，2013，33（12）：3235-3239.

[6]劉燕德，應(yīng)義斌. 蘋果糖分含量的近紅外漫反射檢測研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2004，20（1）：189-192.

[7]董小玲，孫旭東. 基于小波壓縮的馬鈴薯全粉還原糖近紅外光譜檢測研究[J]. 光譜學與光譜分析，2013，33（12）：3216-3220.

[8]高海龍，李小昱. 近紅外光譜鑒別鮮棗品種及裂果研究[J]. 光譜學與光譜分析，2013，33（12）：3231-3234.

[9]劉蘭濤，陳曉光，吳文福，等. 三波長谷物蛋白質(zhì)近紅外檢測儀[J]. 吉林大學學報：工學版，2009，39（1）：93-97.