[发明专利]一种便携式近红外光谱检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及红外光谱检测技术领域，具体涉及一种便携式近红外光谱检 测系统。

背景技术

近红外光谱分析技术(NearInfrared，NIR)是介于可见光(Vis)和中 红外(MIR)之间的电磁辐射波，美国材料检测协会(ASTM)将近红外光 谱区定义为780-2526nm的区域，是人类在吸收光谱中发现的第一个非可见 光区。近红外光谱区与有机分子中含氢基团(OH、NH、CH)振动的合频和 各级倍频的吸收区一致，通过扫描样品的近红外光谱，可以得到样品中有机 分子含氢基团的特征信息，而且利用近红外光谱技术分析样品具有方便、快 速、高效、准确和成本较低，不破坏样品，不消耗化学试剂，不污染环境等 优点，因此该技术受到越来越多人的青睐。

近红外技术是依据某一化学成分对近红外区光谱的吸收特性而进行的 定量测定，所以应用NIR光谱进行检测的技术关键就是在两者之间建立一种 定量的函数关系。其基本流程包括：首先收集具有代表性的样品，其组成及 其变化范围接近于要分析的样品，然后采集样品的光学数据；利用标准的化 学方法对样品进行化学成分测定；通过数学方法将这些光谱数据和检测的数 据进行关联，一般将光谱数据进行一阶或二阶导数转换，与化学测定值进行 回归计算，然后得出定标方程，建立数学模型；在分析未知样品时，先对待 测样品进行扫描，根据光谱值建立的模型可以计算出待测样品的成分含量。 确定回归模型的过程其实就是定标过程，定标的好坏直接关系到分析结果的 准确性，因此，定标软件是近红外分析技术的核心。计算得到的定标方程必 须通过实际测量调整它的准确性和精确性。精确性是指重复测定时测值间的 相近程度。准确性的度量通常用定标方程的预测标准误(SEP)来表示。SEP 表示测定值与“真值”间的相近程度。近红外光照射到被测样品后，从样品 表面反射出来的光被检测器吸收，此为近红外反射光谱分析法(NIR)。它要 求样品的粉碎程度一致，从而保证样品表面光滑一致。另一类为近红外穿过 样品后，再被接受检测到，即为近红外投射光谱分析法(NIT)。该法优点是 很少或不用制备样品，因此重复性较高，但灵敏度低。现在的近红外光谱仪 商品种类较多，主要为傅立叶变换、光栅扫描、声光扫描和光电阵列固定光 路型。德国布朗卢比公司(Technicon)生产近红外领域所有类型的仪器，包 括滤光片型、光栅扫描型、傅立叶变换、AOFT声光调制近红外等。

近红外分析仪应用在农产品特征检测中，包括果实损伤检测、果实识别、 植物生长信息测定。基于农产品内部成分及外部特性不同，在不同波长光线 照射下会有不同的吸收或反射，根据这种特性，若选定一定波长的滤光镜， 便可增强获得图像中果实正常部分和损伤部分或果实和叶子的对比度，从而 使果实损伤的检测和特征提取更为容易利用近红外的漫反射图像快速检测 苹果的缺陷，主要采用多波长来解决水果果面的缺陷区和梗萼凹陷区识别的 困难。

由于技术水平的限制及检测标准的严格，为保证检测质量，国内外常见 的近红外检测设备受傅里叶变换技术，但采用傅里叶变换技术，受时间、及 位移影响，同时近红外的分光系统需要较大空间，故设备及产品的体积及重 量无法变小，因此现有的近红外检测设备大多呈现体积大、重量大、成本高、 应用场景局限等缺点。