發(fā)布時間：2021-11-15 08:54

　　茶葉是中國的經(jīng)濟作物,中國是世界上第一產(chǎn)茶大國。茶葉含水率是評估茶葉制造過程中質(zhì)量的重要指標(biāo)。茶葉在加工過中呈堆疊狀分布,含水率實時變化,且即時的含水率與連續(xù)生產(chǎn)過程中工藝參數(shù)相匹配,因此實現(xiàn)茶葉含水率的實時檢測非常必要,傳統(tǒng)的茶葉含水率檢測方法費時、費力且破壞樣本,不適用于在線檢測。本文針對這一情況,研發(fā)茶葉含水率在線檢測儀器,并建立基于光譜技術(shù)的茶葉含水率的快速無損檢測方法。主要研究成果如下:（1）基于可見-近紅外光譜檢測技術(shù),研發(fā)茶葉含水率實時在線檢測設(shè)備。該設(shè)備由機架、光源、光譜儀、Y型光纖、石英板、茶葉容器和電動推桿組成,同時機架上設(shè)有由上側(cè)板、下側(cè)板、左側(cè)板、右側(cè)板及后側(cè)板組成的殼體。將設(shè)備應(yīng)用于采集各個加工階段（鮮葉采摘→攤青→殺青→揉捻→干燥1→干燥2）安吉白茶和紫筍茶的光譜,其中安吉白茶取樣兩批次,紫筍茶取樣一批次,結(jié)果表明,該設(shè)備能實現(xiàn)茶葉的光譜采集,為實現(xiàn)茶葉含水率在線實時檢測提供硬件支持。（2）采用偏最小二乘法（partial least squares regression,PLS）對茶葉光譜和含水率進(jìn)行建模。為了獲得最佳建模效果,消除原始光譜中設(shè)備本身、實驗... 

【文章來源】：福建農(nóng)林大學(xué)福建省

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

應(yīng)用光譜技術(shù)的茶葉含水率在線檢測設(shè)備研發(fā)及其試驗研究17由于探頭在鹵素?zé)舻恼丈湎乱装l(fā)熱，導(dǎo)致光譜信號的接受不穩(wěn)定。該裝置光纖選用杭州譜鐳光電有限公司SPLR1000光纖（SPLR1000-2-VIS-M,Hangzhou-SPLPhotonicsCoLtd,China），該光纖為Y型光纖，即光纖一端為探頭，既發(fā)出來自光源的光線又接收來自樣本的光譜信號返回至光譜儀；另一端有兩個接口，一個接口為7芯，該接口接光源，另一接口為6芯，該接口接光譜儀。該光纖波長范圍為350—2500nm，芯徑400um，接頭為SMA905。為了避免鏡面反射，同時也最大程度的避免茶葉內(nèi)含物信息的丟失，Y型光纖的探頭端與豎直方向呈10°夾角，且到石英板的距離為4cm。為了保證茶葉的均勻性，提高光譜采集的穩(wěn)定性，采用電動推桿驅(qū)動茶葉容器運動，并用石英板對茶葉進(jìn)行壓片，以達(dá)到壓平堆疊狀茶葉，采集一個穩(wěn)定表面茶葉含水率的效果，以此減小因樣本厚度不一致帶來的影響。電動推桿選用迅馳電器758小電動推桿，其直流電機經(jīng)過齒輪減速后，帶動一對絲桿螺母，把電機的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本�運動，利用直流電機的正反轉(zhuǎn)來完成推桿的升降。該電動推桿的行程長度可根據(jù)要求定做，電壓提供12V和24V兩種選擇。在本裝置中，根據(jù)前期設(shè)計，選擇推桿的行程長度為50mm，電壓為24V可滿足檢測要求。石英板由硅微粉經(jīng)過特殊工藝硫化而成，具有優(yōu)良的光學(xué)性能，折射率低，反射率高。茶葉容器呈長方體形，材質(zhì)為鐵。為了保證石英板能壓平茶葉容器上表面的樣本，茶葉容器的上表面尺寸應(yīng)稍大于石英板的尺寸。圖3-1堆疊狀茶葉含水率檢測設(shè)備結(jié)構(gòu)圖.1.光源,2.Y型光纖,3.石英板,4.電動推桿,5.茶葉容器,6.機架,7.光譜儀.

的茶葉含水率在線檢測設(shè)備研發(fā)及其試驗研究19紫筍茶產(chǎn)于浙江省湖州市長興縣境內(nèi)的顧渚山、張嶺一帶，又名顧渚紫筍，早在1982年就被評為全國名茶，1999年被評為國家農(nóng)業(yè)部評為名牌產(chǎn)品[74]。紫筍茶干茶條索緊直細(xì)嫩，色澤綠翠，勻凈整齊，內(nèi)質(zhì)香氣清高，滋味甘醇，湯色清澈明亮，葉底成朵[75]。一直以來，顧渚村民把制成作為家庭的一項重要產(chǎn)業(yè)，以家庭為單位，婦女采茶、分揀，男人制茶的“合族業(yè)茶”的情況屢見不鮮，水口紫筍茶制作技藝經(jīng)過幾十代人的傳承和發(fā)展，已經(jīng)成為我國制茶技藝中的一朵奇葩[76]。圖3-2每道工序結(jié)束后茶葉形態(tài)圖.a）鮮葉,b）攤青,c）殺青,d）揉捻,e）干燥1,f）干燥2.3.2.2茶葉樣本的光譜采集每道工序加工完成后立即對該工序的茶葉采樣，并進(jìn)行光譜采集。在開始采集光譜前，啟動光譜儀，并預(yù)熱30分鐘。預(yù)熱結(jié)束后，打開光源。本試驗根據(jù)試驗環(huán)境設(shè)置積分時間為45ms,平滑度為3。參數(shù)設(shè)置完以后采集白板和暗電流背景信號，且每隔30分鐘再重新采集一次。試驗開始后，將茶葉放置于電動推桿運動端上的茶葉容器內(nèi)并裝滿，啟動電動推桿，使其帶動茶葉容器向上運動，直至石英板壓住茶葉容器上端開口，并壓平堆疊狀茶葉。Y型光纖的探頭采集經(jīng)石英板壓平后的堆疊狀茶葉上表面的平均光譜，并將光譜信息傳回PC端。每個茶葉樣本掃描完后，取出重新打亂后放入，再次進(jìn)行光譜采集。每次掃描保存3條光譜，每個樣本共掃描3次，最終每個樣本有9條光譜，取9條光譜的平均值作為該樣本的代表性光譜值，達(dá)到盡量接近整堆茶葉的平均光譜值的目的。試驗過程中茶葉樣本光譜采集如圖3-3所示。對每道工序后的茶葉樣本進(jìn)行光譜采集，結(jié)果如圖3-4所示，每條曲線代表一個茶葉樣本的光譜曲線，反射率的不同對應(yīng)著茶葉中內(nèi)含物的差異。為

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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[2]基于近紅外光譜的貯藏臍橙品質(zhì)無損檢測方法研究[D]. 夏俊芳.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2008

碩士論文
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[2]基于茶鮮葉表面可見特征與含水率變化模型研究[D]. 賈廣松.浙江工業(yè)大學(xué) 2016
[3]葡萄內(nèi)部品質(zhì)的高光譜成像檢測研究[D]. 楊杰.石河子大學(xué) 2016



本文編號：3496452