便携式生鲜猪肉多品质参数同时检测装置研发 被引量：20

1

作者 孙宏伟 彭彦昆 林琬 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第20期268-273,共6页

针对农畜产品检测现场的需求,基于可见/近红外光谱检测技术和嵌入式系统,开发了灵活方便的猪肉品质无损检测装置。该装置利用卤素灯作为光源,新型光导探头和微型光谱仪采集肉样光谱信息,通过ARM（advanced RISC machines）控制处理器进... 针对农畜产品检测现场的需求,基于可见/近红外光谱检测技术和嵌入式系统,开发了灵活方便的猪肉品质无损检测装置。该装置利用卤素灯作为光源,新型光导探头和微型光谱仪采集肉样光谱信息,通过ARM（advanced RISC machines）控制处理器进行集中控制和数据的处理;在内嵌linux操作系统上,采用Qt开发工具,设计出人性化的交互界面,并将猪肉品质的检测结果输出到装置触摸屏上。为了建立多品质无损检测数学模型,获取了猪肉里脊在400~1 000 nm波长范围内的光谱数据,通过国标方法测得猪肉里脊主要品质参数颜色（L＊、a＊、b＊）和p H值,采用标准正态变量变换（standard normalized variate,SNV）和Savitzky-Golay（S-G）平滑对光谱数据进行预处理,并结合理化数据建立偏最小二乘（partial least squares regression,PLSR）模型。用全交叉验证法选取PLSR建模的主成分数。p H值、L＊、a＊和b＊的预测相关系数为0.88、0.90、0.97和0.97,预测标准差为0.19、1.77、1.17和0.63。通过现场试验表明,轻便式多品质无损检测装置具有较高的检测精度,满足于猪肉的颜色和p H值等品质参数检测的要求。 展开更多

关键词 光谱分析 肉 模型 猪肉 偏最小二乘模型

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基于光谱技术的原料肉新鲜度指标在线检测系统开发及试验 被引量：7

2

作者 王文秀 彭彦昆 +3 位作者 孙宏伟 魏文松 郑晓春 杨清华 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1169-1176,共8页

为了实现原料肉新鲜度参数的无损在线实时评估,基于双波段可见/近红外反射光谱(350～1 100和1 000～2 500 nm)技术建立了原料肉新鲜度主要指标的在线检测系统。研究设计了装置的光源单元、光谱采集单元、控制单元和驱动单元,优化设计了... 为了实现原料肉新鲜度参数的无损在线实时评估,基于双波段可见/近红外反射光谱(350～1 100和1 000～2 500 nm)技术建立了原料肉新鲜度主要指标的在线检测系统。研究设计了装置的光源单元、光谱采集单元、控制单元和驱动单元,优化设计了光源固定支架和安放角度,编写了相应的控制程序,开发了实验室用和便于在不同生产线应用的两套在线检测系统。首先,对试验参数(传送带速度和样品到透镜入光口距离)进行了优化研究,通过光谱相似度比较和显著性分析,确定传送带速度是275 mm·s^(-1)、距离是12 cm时能够获得更加稳定的光谱信号。然后,基于该试验参数,分别在静止和在线条件下采集了贮藏时间为1～13 d共50个猪肉样本的反射光谱,并利用抛物线拟合法对双波段光谱进行融合,以获取整条覆盖可见及近红外区域的完整光谱。为了使两个波段范围内的光谱数据点权重相同,在整个波段范围内均匀分布,借助三次样条插值法将所有光谱数据点以2 nm为间隔进行重新排布。采用窗口移动多项式最小二乘拟合法对光谱作平滑处理,采用标准正态变量变换对每条光谱进行标准化预处理,分别建立了静止和在线条件下新鲜度主要表征指标-颜色(L~*, a~*和b~*)、 pH和挥发性盐基氮的预测模型,以此验证所搭建系统的可靠性。经过对比分析,发现在线条件下的建模结果不如静止状态下的建模结果,这可能与在线采集时光谱存在漂移现象有关。进一步尝试利用一阶导数处理来消除基线漂移强化谱带特征,并对一阶导数和标准化处理顺序对建模结果的影响进行了探讨。结果发现先经过一阶导数再经过标准化处理,能更好地消除外部干扰造成的影响,建模结果更佳。在该处理方式下,基于第一波段光谱建立了颜色参数(L~*, a~*, b~*)的预测模型,基于双波段光谱建立了pH和挥发性盐基氮的在线检测模型,预测相关系数分别为0.955 3, 0.924 7, 0.955 1, 0.961 5和0.966 8。最后,为了验证模型的适用性,基于开发的便于在不同生产线应用的在线检测系统,利用独立的20个样本对在线模型进行外部验证,对颜色参数(L~*, a~*, b~*), pH和挥发性盐基氮的预测相关系数分别为0.918 9, 0.914 1, 0.947 7, 0.950 4和0.960 6。研究结果表明,该系统通过双波段光谱的实时采集和融合,可以获取更多反应样本内部信息的光学信号,具有更强的检测能力。结合设计的光路等其他硬件单元,可以同时获取样本表面更大区域的反射光谱信息,从而实现对原料肉新鲜度主要表征参数的无损、在线、实时评估。该系统便于组装和拆卸,可以适应不同企业生产线的实际需要,具有较强的实用价值和较好的市场前景。 展开更多

关键词 原料肉 新鲜度 在线检测 光谱技术

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基于拉曼光谱技术检测菠菜的毒死蜱残留 被引量：4

3

作者 徐田锋 彭彦昆 +2 位作者 李永玉 DHAKA LSagar 翟晨 《食品安全质量检测学报》 CAS 2014年第3期-,共5页

目的基于拉曼光谱技术初步探讨菠菜表面有机磷农药毒死蜱的快速、无损检测新方法。方法利用本研究自行搭建的拉曼光谱检测系统获取残留不同浓度毒死蜱农药的菠菜光谱曲线,通过SG-5点平滑减小曲线噪声,基于最小二乘法的10次多项式拟合法... 目的基于拉曼光谱技术初步探讨菠菜表面有机磷农药毒死蜱的快速、无损检测新方法。方法利用本研究自行搭建的拉曼光谱检测系统获取残留不同浓度毒死蜱农药的菠菜光谱曲线,通过SG-5点平滑减小曲线噪声,基于最小二乘法的10次多项式拟合法剔除菠菜荧光背景,并对含有不同浓度毒死蜱农药的菠菜样品拉曼图谱进行比较分析。结果特征归属为P=S振动的632 cm-1处的拉曼信号可识别菠菜表面毒死蜱农药残留,其检测限为400 mg/kg,而且拉曼特征波峰的相对强度与菠菜表面农药残留浓度存在较好的线性关系,其相关系数为R2=0.92。结论拉曼光谱技术有望实现叶片类蔬菜的农药残留的快速、无损、定量检测。 展开更多

关键词 菠菜 毒死蜱 拉曼光谱 快速 无损

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基于可见-近红外光谱技术对市售紫薯粉的品质评价 被引量：1

4

作者 卜晓朴 李永玉 《食品安全质量检测学报》 CAS 2018年第11期2697-2702,共6页

目的建立可见-近红外光谱法结合偏最小二乘回归法对市售紫薯粉的品质进行评价。方法以市售紫薯粉为研究对象,对其原始光谱进行S-G 9点卷积平滑(savitzky-golay smoothing,S-G)、标准正态变量变换(standard normal variable transform,S... 目的建立可见-近红外光谱法结合偏最小二乘回归法对市售紫薯粉的品质进行评价。方法以市售紫薯粉为研究对象,对其原始光谱进行S-G 9点卷积平滑(savitzky-golay smoothing,S-G)、标准正态变量变换(standard normal variable transform,SNV)预处理,建立碘蓝值、花青素以及水分含量的偏最小二乘模型。结果花青素模型校正集和预测集的相关系数分别为0.9750和0.9461,均方根误差分别为0.1052 mg/g和0.1918 mg/g;碘蓝值模型校正集和预测集的相关系数分别为0.9687和0.9673,均方根误差分别为7.0256和7.1848;水分含量校正集和预测集的相关系数分别为0.9397和0.9219,均方根误差分别为0.5589%和0.5965%。结论基于可见-近红外光谱技术可以实现对市售紫薯粉的花青素、碘蓝值以及水分含量的快速无损检测,对市售紫薯粉的品质评价提供理论参考。 展开更多

关键词 紫薯粉 花青素 碘蓝值 水分 品质评价

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锤片式粉碎机风网系统对其工作性能的影响研究 被引量：1

5

作者 吴俊华 王威 +2 位作者 范佳宇 王粮局 王红英 《饲料工业》 CAS 北大核心 2023年第6期17-24,共8页

提高粉碎效率一直是饲料粉碎工段的研究热点,但基于实际生产场景下的粉碎机风网系统对其工作性能的影响却少有论及。文章基于实际生产场景下的锤片式粉碎机风网系统进行三维建模,利用计算流体力学软件Fluent对粉碎机粉碎腔内气流场进行... 提高粉碎效率一直是饲料粉碎工段的研究热点,但基于实际生产场景下的粉碎机风网系统对其工作性能的影响却少有论及。文章基于实际生产场景下的锤片式粉碎机风网系统进行三维建模,利用计算流体力学软件Fluent对粉碎机粉碎腔内气流场进行数值模拟,得出不同风量下粉碎机粉碎腔气流场的负压特性分布规律及运动特性,通过调节进风口和风机开度验证了合适的风量可以有效改善粉碎系统工作性能。数值模拟和试验结果表明,锤片式粉碎机粉碎腔内气流场的压差和风速随风量的增大而增大,风网系统风量越大其粉碎系统产能越高,但能耗和水分损耗也会随之增加。综上所述,在粉碎过程中风网系统风量并非越大越好,应根据实际的粉碎系统工况和粉碎原料,选择恰当的风量粉碎系统,整体工作性能才能达到最佳状态。 展开更多

关键词 锤片式粉碎机 数值模拟 气流场 风量 工作性能

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基于机器视觉的马铃薯黑心病检测机构设计与试验 被引量：12

6

作者 田芳 彭彦昆 +2 位作者 魏文松 郑晓春 王文秀 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期287-294,共8页

马铃薯黑心病是一种难以用肉眼分辨的内部病害。在生产加工中,为了准确检出黑心病个体,该研究基于光在马铃薯块茎组织中的透射特性设计了一种马铃薯黑心病检测机构。机构主要包括马铃薯块茎承托槽、光源单元以及光源位置调节轨道等部分... 马铃薯黑心病是一种难以用肉眼分辨的内部病害。在生产加工中,为了准确检出黑心病个体,该研究基于光在马铃薯块茎组织中的透射特性设计了一种马铃薯黑心病检测机构。机构主要包括马铃薯块茎承托槽、光源单元以及光源位置调节轨道等部分,光源单元包括2个LED面光源,形成多点透射的结构,光源波长为705 nm。文中取50个正常样品和29个黑心样品采集图像分析,经过预处理,分别提取马铃薯目标图像和马铃薯高灰度区域的灰度平均值,以二者的相对比值作为黑心病的判别参数。通过与单点透射模式所采集的正常样品图像的相对比值比较,由该机构所采集的正常图像的相对比值普遍偏小,表明所获得图像的灰度均匀性更好,同时得到光源较佳夹角为45°。在该机构下获得的正常样品和黑心样品的灰度平均值相对比值的分类阈值为0.220,得到2种样品的判断正确率分别为98%和96.6%,且黑心样品的相对比值更大,表明使用该机构可以检测黑心马铃薯样品。该研究为马铃薯黑心病检测机构的设计提供了参考。 展开更多

关键词 机器视觉 无损检测 设计 马铃薯块茎 黑心病 检测机构 承托槽 光源单元

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基于拉曼光谱的苹果中农药残留种类识别及浓度预测的研究 被引量：23

7

作者 翟晨 彭彦昆 +3 位作者 李永玉 DHAKAL Sagar 徐田锋 郭浪花 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期2180-2185,共6页

应用拉曼光谱技术结合化学计量学方法能有效的实现果蔬中农药残留的定性定量分析。本研究借助实验室自主研发的拉曼光谱检测系统,对苹果中溴氰菊酯和啶虫脒的快速无损识别和检测进行了探索。定性分析时将拉曼峰574和843cm-1分别作为识... 应用拉曼光谱技术结合化学计量学方法能有效的实现果蔬中农药残留的定性定量分析。本研究借助实验室自主研发的拉曼光谱检测系统,对苹果中溴氰菊酯和啶虫脒的快速无损识别和检测进行了探索。定性分析时将拉曼峰574和843cm-1分别作为识别溴氰菊酯和啶虫脒的拉曼指纹,当苹果中的溴氰菊酯和啶虫脒残留的含量分别为0.78和0.15mg·kg-1时,两种农药的特征峰仍清晰可见。定量分析首先对光谱进行多种预处理(Savitzky-Golay平滑、一阶导、二阶导、基线校准、标准正态变量变换),结合偏最小二乘法分别建立苹果中溴氰菊酯和啶虫脒含量的定量模型。结果表明,采用8次多项式拟合进行基线校准的预处理方法效果最好,对于溴氰菊酯,偏最小二乘模型预测值与气相色谱法测定值的相关系数和预测均方根误差分别为0.94和0.55mg·kg-1,对于啶虫脒,其偏最小二乘模型的相关系数与预测均方根误差分别为0.85和0.12mg·kg-1。本研究证实了利用拉曼技术对苹果农残进行无损检测的可行性,使用该方法进行检测时,在光谱测定前不需要进行前处理,光谱测定后样品无任何损伤,该技术实现了果蔬农残的现场检测,可在检测部门、果蔬加工企业、超市、市场等场所得到推广使用,为果蔬品质安全提供了一种无损、快速和环保的检测方法。 展开更多

关键词 拉曼光谱 无损检测 苹果 溴氰菊酯 啶虫脒

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仔猪配合料比热预测模型的构建 被引量：9

8

作者 孔丹丹 陈啸 +3 位作者 杨洁 张国栋 彭飞 王红英 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第18期307-314,共8页

为探究调质、制粒等热处理过程中仔猪配合粉料传热的基本特性,有效控制热量供给并实现调质温度、时间等工艺参数的优化评估,该文以4种粉碎粒度(粉碎筛片孔径:Φ1.0、Φ1.5、Φ2.0和Φ2.5 mm)的仔猪配合粉料为研究对象,采用DSC(different... 为探究调质、制粒等热处理过程中仔猪配合粉料传热的基本特性,有效控制热量供给并实现调质温度、时间等工艺参数的优化评估,该文以4种粉碎粒度(粉碎筛片孔径:Φ1.0、Φ1.5、Φ2.0和Φ2.5 mm)的仔猪配合粉料为研究对象,采用DSC(differential scanning calorimetry,差示扫描量热法)的方法测定了其在不同含水率范围(10%~18%,湿基)和不同温度范围(25~100℃)的比热,并分析了3个变量对比热的影响规律,构建了比热关于研究变量的预测模型。结果显示:仔猪配合粉料的比热受含水率、温度、粉碎粒度的显著影响,其中含水率的影响最为显著,温度及粉碎粒度次之;比热亦受含水率与粉碎粒度及其与温度的交互作用影响。比热随含水率和温度的增加在1.533~2.881 k J/(kg·K)范围内升高,且与含水率呈线性关系,与温度呈非线性关系。粉碎过Φ2.5和Φ2.0 mm的仔猪料比热较粉碎过Φ1.5和Φ1.0 mm的大,在高温(60~100℃)和高含水率(18%)时表现尤为明显。基于试验数据建立了比热关于含水率、温度、粉碎粒度的多元回归模型(R^2>0.993),可以有效预测仔猪配合料在此研究变量范围内的比热。研究结果为仔猪配合料调质过程传热方程的建立提供基础数据,并为其热处理工艺参数的优化提供理论依据。 展开更多

关键词 比热 温度 模型 仔猪配合料 含水率 粉碎粒度

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温度和粉碎粒度对不同能量饲料原料热物理特性的影响 被引量：10

9

作者 孔丹丹 方鹏 +3 位作者 金楠 段恩泽 陈计远 王红英 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期296-306,共11页

为探究常见能量饲料原料在不同温度、不同粉碎粒度下的热物理特性差异,该文以4种谷物(玉米、小麦、大麦和高粱)和4种加工副产品(小麦麸、木薯渣、甜菜渣和米糠)原料为研究对象,分别粉碎过孔径1.5、2.0和2.5 mm筛片,得到3种不同粉碎粒度... 为探究常见能量饲料原料在不同温度、不同粉碎粒度下的热物理特性差异,该文以4种谷物(玉米、小麦、大麦和高粱)和4种加工副产品(小麦麸、木薯渣、甜菜渣和米糠)原料为研究对象,分别粉碎过孔径1.5、2.0和2.5 mm筛片,得到3种不同粉碎粒度的粉料,利用差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)和线热源法分别测定了不同粉料在25～100℃范围内的比热和导热率,通过计算得到相应的导温系数,分析了温度、粉碎粒度对原料热特性的影响以及不同原料之间的热特性差异,并建立了热特性参数关于温度的回归预测模型。结果显示:8种原料粉碎过1.5 mm筛孔的粉料比热、导热率和导温系数随温度的升高分别在1.580～2.671 kJ/(kg·K),0.054～0.362 W/(m·K)和6.694×10^(-8)～23.254×10^(-8) m^2/s范围内变化。整体上,原料的热特性均随温度的升高而呈线性或非线性上升趋势。不同粉碎粒度的同一原料,在相同温度下的比热差异均不显著(P>0.05);随着粒度的增大,粉料的导热率和导温系数均有逐渐下降的趋势。4种谷物的比热与温度之间呈线性关系;小麦麸、木薯渣和米糠的比热可用温度的三次多项式表示;而甜菜渣的比热与温度呈二次关系。4种谷物和甜菜渣在3种粒度下的导热率均可用温度的三次多项式表示,而小麦麸、木薯渣和米糠的导热率则可用温度的二次多项式表示。小麦麸和米糠的导温系数与温度呈二次关系,其余6种原料的导温系数则可用温度的三次多项式表示。研究结果可为配合颗粒饲料配方变换所需的调质、制粒等热加工过程的工艺参数的调整、优化提供理论依据。 展开更多

关键词 饲料 比热 导热率 导温系数 温度 粉碎粒度

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梯度恒温水热处理饲料的糊化时间温度特性研究 被引量：5

10

作者 金楠 段恩泽 +3 位作者 王红英 方鹏 祁忠贤 陈计远 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第14期300-307,共8页

糊化作为淀粉热加工过程中的一种功能特性,在以淀粉源原料为主的饲料工业中应用广泛,而时间和温度是饲料调质等热加工中2个相互依存的重要工艺参数。为探究饲料糊化过程中对时间和温度的敏感性、掌握饲料糊化变性规律,该文以育肥猪配合... 糊化作为淀粉热加工过程中的一种功能特性,在以淀粉源原料为主的饲料工业中应用广泛,而时间和温度是饲料调质等热加工中2个相互依存的重要工艺参数。为探究饲料糊化过程中对时间和温度的敏感性、掌握饲料糊化变性规律,该文以育肥猪配合饲料粉料为研究对象,基于饲料糊化的黏度特性,利用快速黏度分析仪(rapid visco analyzer,RVA)在25~95℃范围内测定了5、10、15℃/min 3个升温速率对饲料糊化行为的影响,并在此基础上,采用自定义的RVA梯度恒温加热程序对饲料进行水热处理,分析饲料糊化的时间和温度依赖性,利用黏度差值Δμ及其导数分析得到饲料糊化的温度阈值。结果显示:饲料的糊化行为受升温速率影响(P<0.05),当升温速率由5增加到15℃/min,峰值黏度由295增加到364 mPa·s,起始糊化温度由71.90增加到72.85℃;72、78和86℃3个温度阈值将饲料糊化过程中黏度的增长趋势划分为4个阶段;温度梯度范围为64~95℃、恒温保持时间分别为1、3、5和10 min的梯度恒温加热程序,证实了饲料糊化的温度依赖性和时间依赖性,且在饲料糊化的不同阶段所表现出的温度和时间依赖性显著程度不同;过长的恒温或加热处理时间会降低饲料糊化过程中的黏度值,使饲料的糊化表现出剪切稀化现象;在育肥猪配合饲料调质工艺参数的设定中,调质温度选择高于起始糊化温度72℃为宜,且延时熟化保持能带来更好的调质效果。研究结果为饲料糊化过程的研究提供了一种新思路,也为配合饲料调质等热加工过程的工艺优化提供参考。 展开更多

关键词 饲料 温度 农产品 糊化 梯度恒温加热 水热处理 时间温度依赖性 RVA

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基于近红外光谱的猪肉新鲜度无损检测方法的改进 被引量：13

11

作者 王文秀 彭彦昆 刘媛媛 《食品安全质量检测学报》 CAS 2015年第8期3007-3013,共7页

目的采用可见/近红外光谱技术,结合岭回归偏最小二乘对猪肉新鲜度进行定量分析。方法利用自行搭建的可见/近红外光谱检测系统,采集62个猪肉样品表面380~900 nm范围内的反射光谱数据,进行标准正态变量变换(standard normal variable tran... 目的采用可见/近红外光谱技术,结合岭回归偏最小二乘对猪肉新鲜度进行定量分析。方法利用自行搭建的可见/近红外光谱检测系统,采集62个猪肉样品表面380~900 nm范围内的反射光谱数据,进行标准正态变量变换(standard normal variable transform,SNVT)预处理后,建立偏最小二乘(partial least square regression,PLSR)模型。利用模拟退火算法(simulated annealing,SA)和粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)进行岭参数寻优,建立猪肉挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)的岭回归模型。结果所建模型的相关系数和误差分别为0.9819、1.2785 mg/100 g和0.9781、1.4628 mg/100 g。结论所建立的模型取得了较好的结果,利用岭回归偏最小二乘实现了对最小二乘估计的改良,更加验证了可见近红外光谱技术对猪肉新鲜度进行定量分析的巨大应用潜力。 展开更多

关键词 近红外光谱法 新鲜度 挥发性盐基氮 岭回归

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基于可见近红外光谱玉米种子活力的无损检测方法 被引量：10

12

作者 白京 彭彦昆 王文秀 《食品安全质量检测学报》 CAS 2016年第11期4472-4477,共6页

目的：基于近红外漫反射技术,初步探讨玉米种子活力的快速、无损检测方法。方法本研究利用实验室自行搭建的近红外光谱检测系统获取60粒表面平整无明显损伤的M017玉米种子450~900 nm光谱曲线,其中校正集和验证集比例为3：1。利用红墨水... 目的：基于近红外漫反射技术,初步探讨玉米种子活力的快速、无损检测方法。方法本研究利用实验室自行搭建的近红外光谱检测系统获取60粒表面平整无明显损伤的M017玉米种子450~900 nm光谱曲线,其中校正集和验证集比例为3：1。利用红墨水染色法判定玉米种子样品是否具有活力。通过进行 SG-5点平滑（Savitzky-Golay smoothing, SG）预处理方法减小曲线噪声,基于主成分分析（principal component analysis, PCA）方法提取主要判别成分,并依据测定的种子活力情况和其光谱曲线应用支持向量机（support vector machine, SVM）建立判别模型进行分析。结果当累计贡献率达到96%时,选取6个主成分,建立的模型判别正确率最高,近红外漫反射光谱数据能够较好的判别种子活力的有无,其中校正集和预测集判别正确率分别为95.56%和86.67%。结论证明该方法可行,基本能够满足快速无损检测判别玉米种子活力的要求,为今后快速无损检测玉米种子活力奠定了基础。 展开更多

关键词 近红外光谱 玉米 种子 活力

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空间分辨散射光谱多参数信息融合方法的生鲜肉嫩度无损检测 被引量：4

13

作者 孙宏伟 彭彦昆 王凡 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期3365-3371,共7页

嫩度是猪肉食用品质最重要的指标之一。猪肉嫩度取决于猪肉组织复杂的物理、化学特性,目前难以实现快速无损伤检测。探索空间分辨光谱技术用于生鲜肉嫩度无损检测的可行性。首先利用点光源高光谱扫描系统采集54块猪肉背最长肌的空间可... 嫩度是猪肉食用品质最重要的指标之一。猪肉嫩度取决于猪肉组织复杂的物理、化学特性,目前难以实现快速无损伤检测。探索空间分辨光谱技术用于生鲜肉嫩度无损检测的可行性。首先利用点光源高光谱扫描系统采集54块猪肉背最长肌的空间可分辨散射光谱,经过感兴趣区域选择,提取出猪肉样本表面光斑的空间扩散轮廓,结合4-参数洛伦兹分布函数对扩散轮廓进行非线性拟合,拟合优度R^2>0.992,并通过残差分析,表明4-参数洛伦兹分布函数符合肉样表面光强的空间散射规律,进而提取出480~950nm波长下空间分辨光谱的四个形态学参数:渐进值a、峰值b、半带宽c以及半带宽处的斜率d。然后将单参数谱分别与猪肉样本Warner-Bratzler剪切力(WBSF)测量值进行偏最小二乘回归(PLSR)分析。结果表明不同参数谱都含有猪肉嫩度信息,其中峰值参数谱b建模效果最佳,其回归模型的校正集决定系数R^2c为0.674,均方根误差SEC为8.396N,预测集决定系数R^2p为0.610,均方根误差SEP为8.643N。为提高模型的预测精度和稳定性,实现多参数谱信息的融合,先通过PLSR分析,分别提取出每个参数谱中对猪肉嫩度方差贡献大的公共因子,然后将其因子得分组合在一起作为参数谱的特征变量,与猪肉样本WBSF测量值作多元统计回归分析。为避免数据冗余,对不同参数谱特征变量进行多重共线性判别,进一步采用PLSR算法对参数谱特征变量进行降维和变换,采用交叉验证方法,选择前两维因子得分进行校正模型的建立。其中所提取第一维公共因子对猪肉WBSF值方差解释率达92.28%。与单参数谱所建PLSR模型相比,多参数谱信息融合模型预测效果有了较大提高,其R^2c和R^2p分别为0.923和0.800,SEC和SEP分别为4.083N和5.655N。通过对回归系数进行统计量t检验,结果表明所有回归系数极显著(p<0.01)。本研究通过采取多参数信息融合方法为空间分辨光谱在生鲜肉嫩度无损检测应用提供一种思路,该方法有效将空间分辨光谱解析为4个形态学参数,并实现不同参数谱信息的提取和融合,为开发基于空间分辨光谱的生鲜肉嫩度无损快速检测装备提供技术支撑。 展开更多

关键词 4-参数洛伦兹分布函数 猪肉嫩度 空间分辨光谱技术 多参数信息融合

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基于拉曼光谱与吸附剂预浓缩联用的毒死蜱农药快速检测方法研究 被引量：2

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作者 杨宇 徐田锋 +3 位作者 彭彦昆 翟晨 王凡 李永玉 《食品安全质量检测学报》 CAS 2016年第8期3034-3038,共5页

目的采用拉曼光谱法结合吸附剂预浓缩前处理对毒死蜱农药进行快速检测。方法对比MgSi_3·5H_2O、MgSiO_3、C_(18) 3种具有强吸附效果的常用吸附剂对毒死蜱的预浓缩效果,并探讨拉曼光谱技术及吸附剂预浓缩联用对不同浓度毒死蜱溶液... 目的采用拉曼光谱法结合吸附剂预浓缩前处理对毒死蜱农药进行快速检测。方法对比MgSi_3·5H_2O、MgSiO_3、C_(18) 3种具有强吸附效果的常用吸附剂对毒死蜱的预浓缩效果,并探讨拉曼光谱技术及吸附剂预浓缩联用对不同浓度毒死蜱溶液的检测效果。结果 Mg Si3·5H2O对毒死蜱农药具有较好的吸附作用,MgSi_3·5H_2O吸附剂预浓缩及拉曼光谱技术联用方法对微量毒死蜱溶液的检测限有明显的提高,检测限提高了两个数量级以上。结论该预浓缩处理方法操作简单、通用性好,可应用于拉曼光谱技术的各种微量成分的分析检测。 展开更多

关键词 吸附剂 预浓缩 拉曼光谱 毒死蜱农药 微量检测

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基于多光谱漫反射的牛肉品质参数检测方法研究 被引量：1

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作者 魏文松 彭彦昆 +1 位作者 郑晓春 王文秀 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1177-1185,共9页

为了满足生鲜肉品质参数无损检测领域,对轻便式、低成本设备的开发需求,提出一种基于多光谱漫反射技术的生鲜肉品质检测方法。首先根据漫反射近似理论,结合牛肉样品散射系数、吸收系数及折射率等参数,在无线细垂直光束的蒙特卡洛仿真的... 为了满足生鲜肉品质参数无损检测领域,对轻便式、低成本设备的开发需求,提出一种基于多光谱漫反射技术的生鲜肉品质检测方法。首先根据漫反射近似理论,结合牛肉样品散射系数、吸收系数及折射率等参数,在无线细垂直光束的蒙特卡洛仿真的基础上,对具有一定发散角度LED光源进行了初始化的校正,分别从光源照射位置概率分布、不同角度的照射概率分布、仰角、方向角的概率分布、不同角度光线入射样品时反射引起能量损失及对光子权重的影响,得到在LED光源发散角情况下,不同源探距下的漫反射率与检测深度,确定了光源与检测器之间的最佳距离为15 mm,然后根据此距离,搭建了多光谱漫反射检测平台,检测平台由8组中心波长为470, 535, 575, 610, 650, 720, 780和960 nm的LED光源组成,与所要检测的生鲜牛肉品质参数相对应。同时利用LED光源的发散角,确定了光源到样品表面的垂直距离与每个光源的安装位置,保证光源照射到样品的区域是均匀的。样品的漫射光强经由信号采集与放大电路的处理后传至上位机,并在上位机完成建模与分析。最后为验证该检测系统的性能,以生鲜牛肉新鲜度参数中的颜色(L~*, a~*, b~*)与pH值为指标,利用60个样品进行了试验,分别得到8个光源下的原始光强值与校正后的反射率值,然后将牛肉样品按照3∶1比例分为校正集与预测集,针对原始光强值与反射率值,分别利用多元线性回归(multiple linear regression, MLR),偏最小二乘回归(partial least squares regression, PLSR)与偏最小二乘支持向量机回归(partial least-squares support vector machine, LS-SVM)三种方法,建立各个参数在原始光强与反射率数据两种情况下的预测模型,并得到最佳模型结果。结果表明,利用反射率数据建模结果均好于光强数据结果,其中参数L~*, a~*, b~*的MLR建模结果优于PLSR与LS-SVR,其预测集相关系数分别为0.983 2, 0.907 2及0.935 9,预测集误差分别为1.00, 2.14及0.67。参数pH值的LS-SVR建模结果优于PLSR与MLR,其预测集相关系数为0.942 0,误差为0.19。最后利用未参与试验的20块牛肉样品对模型进行了验证,颜色L~*, a~*, b~*及pH参数的预测值与实测值的相关系数均大于0.85,结果证明,利用多光谱漫反射技术以及所搭建的多光谱漫反射检测系统对生鲜牛肉品质参数检测是可行的,该方法能够为设计便携式或微型化生鲜牛肉品质的无损检测仪器提供参考与依据。 展开更多

关键词 多光谱漫反射检测 蒙特卡洛仿真 牛肉品质参数 光源系统 预测模型

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饲料原料粉体流动特性预测模型 被引量：7

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作者 陈计远 王红英 +3 位作者 金楠 方鹏 段恩泽 常楚晨 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第21期312-318,共7页

为探究粉状饲料原料的流动特性,进而为配料仓、输送设备及混合机的设计和仿真模拟提供依据,减少结拱、鼠洞和堵塞问题,该文分别以3种粉碎筛孔直径(1.5、2.0和2.5 mm)的豆粕和玉米(DDGS distillers dried grains with solubles)为研究对... 为探究粉状饲料原料的流动特性,进而为配料仓、输送设备及混合机的设计和仿真模拟提供依据,减少结拱、鼠洞和堵塞问题,该文分别以3种粉碎筛孔直径(1.5、2.0和2.5 mm)的豆粕和玉米(DDGS distillers dried grains with solubles)为研究对象,采用基于剪切法的粉体流动仪测定了其在不同含水率(10%~14%,湿基)和不同固结应力范围(1~3 kPa)的内聚力,由此表征其流动性的变化,并分析了3个因素对流动性的影响规律,构建了内聚力关于研究变量的预测模型。结果表明:豆粕粉料和DDGS粉料的流动性均受固结应力、含水率和筛孔直径的显著影响,亦受三者交互作用的影响,其中固结应力的影响最为显著,含水率和筛孔直径次之。豆粕粉料的内聚力分别与含水率及固结应力呈非线性正相关,与筛孔直径呈非线性负相关,即豆粕粉体的流动性随含水率及固结应力的增加而变差,随筛孔直径的减小而变差。DDGS粉料表现出类似的规律。豆粕粉料的内聚力在0.113~0.366 kPa范围内变化,DDGS粉料的内聚力变化范围为0.125~0.500k Pa。基于试验数据建立了内聚力关于含水率、固结应力、筛孔直径的多元回归模型(R^2>0.957),能够有效预测2种饲料原料的粉体流动特性。研究结果可为粉状饲料原料的储存、运输和混合设备的设计及工艺参数优化提供理论依据。 展开更多

关键词 饲料 农产品 含水率 粉体 流动特性 内聚力 流动函数

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近红外漫透射光补偿法无损快速检测大米直链淀粉 被引量：18

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作者 刘亚超 李永玉 +3 位作者 彭彦昆 王凡 闫帅 丁继刚 《分析化学》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期785-793,共9页

针对大米长波近红外漫透射光谱噪声大的问题,自行搭建了3种光谱采集系统用于分析波长范围为900～1700 nm的大米漫透射光补偿,采集了62个样本的大米红外光谱曲线,并进行了归一化、SG平滑、Savitzky-Golay卷积求导预处理,用偏最小二乘回... 针对大米长波近红外漫透射光谱噪声大的问题,自行搭建了3种光谱采集系统用于分析波长范围为900～1700 nm的大米漫透射光补偿,采集了62个样本的大米红外光谱曲线,并进行了归一化、SG平滑、Savitzky-Golay卷积求导预处理,用偏最小二乘回归法对大米直链淀粉含量进行了建模分析,比较分析同种大米在不同厚度下的光补偿前后漫透射光谱曲线,对比漫反射、漫透射、漫透射光补偿结果,并对光补偿前后的结果进行了显著性分析。结果表明,光补偿前,随着样品厚度增加,大米直链淀粉含量预测模型结果先变好,但是随着样品厚度进一步增加,透射光强随之变弱,噪声变大,模型建模效果变差。样品厚度为9 mm时,大米近红外漫透射直链淀粉预测模型效果最好,校正集相关系数(R_C)为0.9103,校正集均方根误差(RMSEC)为1.4209%;预测集相关系数(R_P)为0.9049,预测集均方根误差(RMSEP)为1.5654%;光补偿后,大米近红外漫透射光补偿光谱曲线噪声显著改善,特别是经预处理后光谱曲线噪声在1203和1465 nm附近的光谱吸收处改善明显,并且不同样品厚度条件下的预测模型精度均有显著提高。大米样品厚度为9 mm时,直链淀粉光补偿预测模型效果最佳,模型校正集相关系数(R_C)提升到0.9654,校正集均方根误差(RMSEC)降低到0.8902%;预测集相关系数(R_P)达到0.9577,预测集均方根误差(RMSEP)降低到1.4261%,并且光补偿后的显著性较光补偿前有所降低,与相关研究相比,模型的相关系数和误差均有所改善。最后,选用没有参与建模的20个样品对光补偿模型进行了外部检验,模型相关系数为0.9363,均方根误差为1.4139%,RPD为2.85。结果表明,光补偿方法可以有效解决大米长波近红外因穿透力相对较弱而引起光谱噪声大的问题,提高大米直链淀粉预测模型的精度,可以实现颗粒大米直链淀粉含量的快速无损检测,为大米品质检测分级提供技术支撑。 展开更多

关键词 大米 直链淀粉 近红外漫透射 光补偿

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活菌饮料中乳酸菌活菌数的光学快速定量检测 被引量：3

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作者 王绮 李永玉 +2 位作者 彭彦昆 韩东海 刘亚超 《中国食品学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期236-243,共8页

利用傅里叶变换近红外分析仪与紫外-可见分光光度计,以市售活菌饮料为研究对象,进行饮料中乳酸菌活菌数的快速定量检测。对活菌饮料的原始光谱分别进行Savitzky-Golay(SG)平滑结合一阶求导(FD)、多元散射校正(MSC)及正交信号校正(OSC)... 利用傅里叶变换近红外分析仪与紫外-可见分光光度计,以市售活菌饮料为研究对象,进行饮料中乳酸菌活菌数的快速定量检测。对活菌饮料的原始光谱分别进行Savitzky-Golay(SG)平滑结合一阶求导(FD)、多元散射校正(MSC)及正交信号校正(OSC)预处理,利用偏最小二乘法建立乳酸菌活菌数定量预测模型,并对最优模型进行优化与外部验证。结果表明:对于活菌饮料中乳酸菌活菌数,采用OSC预处理的傅里叶变换近红外光谱建立的PLS模型效果最好。利用竞争自适应重加权法(CARS)进行波长筛选与模型的优化,校正集相关系数(Rc)为0.9974,校正集均方根误差(RMSEC)为0.0211,验证集相关系数(Rp)为0.9837,验证集均方根误差(RMSEP)为0.0508。利用未参与建模的市售样品对优化后的傅里叶变换近红外预测模型进行外部验证,预测值相关系数为0.9068,均方根误差为0.0108。结果表明:傅里叶变换近红外光谱能够快速、准确地检测活菌饮料中乳酸菌数活菌数,为活菌饮料生产销售流通中的质量监测提供一种快捷方便的方法。 展开更多

关键词 活菌饮料 乳酸菌活菌数 近红外光谱 紫外吸收光谱 无损检测

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不同原料配比对混合饲料的糊化特性影响 被引量：2

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作者 吴俊华 陈计远 +3 位作者 王粮局 王红根 张国栋 王红英 《饲料工业》 CAS 北大核心 2021年第18期36-42,共7页

试验旨在研究不同配比玉米、小麦和糖蜜对混合饲料糊化特性的影响。在实验室条件下,以4种不同品种的玉米、3种不同品种的小麦以及糖蜜为材料,采用快速黏度分析仪(RVA)对17种不同配比的混合饲料糊化特性进行测定。结果表明,不同配比对混... 试验旨在研究不同配比玉米、小麦和糖蜜对混合饲料糊化特性的影响。在实验室条件下,以4种不同品种的玉米、3种不同品种的小麦以及糖蜜为材料,采用快速黏度分析仪(RVA)对17种不同配比的混合饲料糊化特性进行测定。结果表明,不同配比对混合饲料的糊化特性有着均一影响。起始糊化温度与玉米含量呈正相关,与小麦含量呈负相关。糖蜜可显著降低混合饲料的峰值黏度。糖蜜在玉米含量较高时,提高混合饲料的崩解值,而在小麦含量较高时降低混合饲料的崩解值。回生值受三者成分的交互作用影响,糖蜜可显著降低混合饲料的回生值,减缓混合饲料的老化。 展开更多

关键词 饲料配方 Design-expert 不同配比 糖蜜 糊化温度

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基于可见-近红外光谱的生鲜紫薯食味品质快速无损检测 被引量：4

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作者 卜晓朴 李永玉 闫帅 《食品安全质量检测学报》 CAS 2018年第11期2703-2709,共7页

目的建立可见-近红外光谱法快速无损检测生鲜紫薯的熟化黏度和甜度,并对其食味品质进行评价。方法以生鲜紫薯为研究对象,用竞争性自适应加权算法(competitive adaptibe reweighted sampling,CARS)筛选出生鲜紫薯预处理后的光谱数据的特... 目的建立可见-近红外光谱法快速无损检测生鲜紫薯的熟化黏度和甜度,并对其食味品质进行评价。方法以生鲜紫薯为研究对象,用竞争性自适应加权算法(competitive adaptibe reweighted sampling,CARS)筛选出生鲜紫薯预处理后的光谱数据的特征波长,再用偏最小二乘法(partial least square,regression,PLS)建立了生鲜紫薯熟化峰值扭矩和可溶性糖含量的定量预测模型。另外,选取12个生鲜紫薯根据划分分值区间法对紫薯食味品质进行评价。结果生鲜紫薯峰值扭矩模型预测集的相关系数r为0.9195,均方根误差(root mean square error of prediction,RMSEP)为0.0526 Nm;可溶性糖含量模型的预测集的相关系数r为0.9515,RMSEP为0.3100 mg/g。结论基于可见-近红外光谱技术可以对生鲜紫薯食味品质进行初步快速无损评价,为鲜食性紫薯品质评价提供理论参考。 展开更多

关键词 紫薯 黏度 可溶性糖 食味品质 可见-近红外光谱 无损检测

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