第3 卷 , 1 2 第 期 2012 年 1月 光 S e to c p n p crlAn lss p cr so y a d S e ta ay i 譜 學(xué) 與 光 譜 分 析 V 1 3 , . ,p 8 —8 o . 2 No 1 p 2 3 2 6 J n ay,2 1 au r 02 用 于水 果 品質(zhì) 檢 測 的小 型成 像 光譜 儀 劉玉娟。 ,唐 玉國水果檢測儀,崔繼承。 ,巴音賀希格 1 .中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械 與物理研究所 ,吉林 長春 2 .中國科學(xué)院 研 究生院,北京 1 0 4 009 1 0 3 303 摘 要 利用成像光譜可 同時獲得水果的成像信息 和光譜信 息水果檢測儀,實現(xiàn)水果 外部 和內(nèi)部品質(zhì) 的高精度 、無損 傷 、無污染的大面積瞬態(tài)檢測 。為了獲得水果的成 像光譜 , 設(shè)計 了一種 以 自主研發(fā)的 凸面光柵作為核心元件 的小型成像光譜儀 , 它具有成像質(zhì)量好 、 體積 小 、 重量輕等 優(yōu)點 , 光譜分 辨率在 58 i波 長處達(dá) 21 i, 7 n n . n n 光譜譜線彎 曲和色畸變均小于 0 6 . %。
對該小 型成像光 譜儀進(jìn) 行 了檢 測和蘋 果成 像光譜 測量實 驗 , 果表 結(jié) 明: 該成像光譜儀滿足設(shè)計要求且可 以快速 的獲得蘋果 的高精度成像光譜 , 而進(jìn)行水果 的品質(zhì)檢測 。 從 關(guān)鍵詞 成像光譜儀 ; 水果 品質(zhì) ; 無損檢測 ; 凸面光柵 文 獻(xiàn)標(biāo) 識碼 :A D :1. 9 4 ji n 1 0~5 3 2 1 )10 8—4 OI 0 3 6/. s .0 00 9 (0 2 0 —230 s 中圖 分 類 號 : TH7 4 4 結(jié)果, 具有 高精 度、無損 傷、無 污染等優(yōu) 點 ,國內(nèi)外開展 了 引 言 我國是世界水果生產(chǎn)大 國,但水果 出 口僅 占總產(chǎn)量 2 左右, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 9 ~ 1 的世界 平均水 平_ ,主要 限制 因 O 1 ] 相關(guān)研究并取得 了一定 的研究 成果_6?;?于成像 光譜技 術(shù) l_ 3 _ 的成像光譜儀是 獲得成像光譜 的重要儀器 。 成像光譜儀 由前 置成像 光學(xué) 系統(tǒng) 和光譜儀 系統(tǒng)組成 , 譜儀系統(tǒng)是成像光 譜 光 儀 的關(guān)鍵部分 ,常見 的分光 模式 有色 散棱鏡 、干涉濾 光片 、 平 面閃耀光柵等 ¨ 。
凸面光柵成像光譜儀則 是采用 凸面光柵 7 ] 為分光元件 的 O fe 同心分光系統(tǒng) , 系統(tǒng)無 象散 、 f r n 該 譜線 彎 曲小、色畸變小 、 結(jié)構(gòu)簡單 , 易于實現(xiàn)小型化 _ 。近年來 , 8 ] 隨 素是水 果分級水 平。水果 的品質(zhì)是水 果分級 的主要依 據(jù) , 無 損檢測是水果品質(zhì)檢測技術(shù) 的發(fā)展趨勢 。水果 品質(zhì)無損檢測 是應(yīng)用一 定的檢測手 段和分析方法對水 果的品質(zhì)進(jìn)行無損傷 測量, 依據(jù)測量 結(jié)果 和評 價標(biāo) 準(zhǔn)對 水果 品質(zhì)做 出評 價 的過 程 。目前水果 品質(zhì) 的無 損 檢測 一般 是 利 用水 果 的 電學(xué) 、聲 著光柵制造技術(shù) 的發(fā)展 ,凸面光柵成像光譜 儀逐漸從理論研 究走 向?qū)嶋H應(yīng)用 l 。凸面光柵成 像光譜 儀 的成像質(zhì) 量好 、 9 易 于實現(xiàn)小 型化 特性 使其 尤其 適合 小型 的成像 光譜 測量應(yīng) 用。 學(xué)、光學(xué)特性等技術(shù)對水 果品質(zhì)進(jìn) 行檢測 。近年 來 ,大量 的 研 究利 用可 見/ 紅外 波譜信 息進(jìn) 行水 果蔬 菜 的 內(nèi)部 品質(zhì) 、 近 缺 陷和農(nóng)藥含量 等的瞬態(tài)無損傷檢測 。但在利用測譜 學(xué)探測 材料 的內(nèi)部 品質(zhì)過程 中 , 測量的是物體小視場 內(nèi)的反射或透 本文 以自主研發(fā) 的凸面光柵作為核心元 件設(shè)計 了一種用 于獲取水果成像光譜 的小型凸面光柵成像光譜儀 ,并利用 凸 射可見近紅外光譜 , 其探測面非常小甚 至僅 為一點 。
成像光 面光柵成像光譜儀進(jìn)行 了富士蘋果的成像光譜測量 實驗 , 克 服 了傳統(tǒng)近紅外光譜檢測探測面積小 , 以實現(xiàn) 大面積瞬態(tài) 難 檢測的缺點 ,這對水果 品質(zhì)無損檢測具有重要意義 譜或高光譜成像是利用物體全部表面信息對其 內(nèi)部品質(zhì)進(jìn)行 評估煤氣檢測儀,具有高 精度 預(yù) 測微 小 細(xì)節(jié) 的 優(yōu)點 _ ,優(yōu) 于測 譜學(xué) 分 2 ] 析 ,近年來 受到食品研究 者的關(guān) 注 。 成像光譜技 術(shù)作 為一種 起源 于遙感 領(lǐng) 域 的新型 分析 技 術(shù) , 獲得探測 目標(biāo) 的空 問成像信息 的同時獲得探測 目標(biāo)的 在 光譜信息 ,可以同時進(jìn)行成像 和光譜 的測量 , 在地質(zhì) 、 植被 、 生態(tài)環(huán)境 、城市 以及 軍事等 領(lǐng)域 ,發(fā) 揮著 十分 巨大 的作用 。 將成像光譜技術(shù)應(yīng)用于水果品質(zhì)無損檢測 中水果檢測儀甲烷檢測儀,通過成像 光譜 1 小型 凸面光柵成像 光譜儀 的設(shè)計 1 1 凸面光柵成像光譜儀 的基本原理 . 凸面光柵成像光譜儀的前 置成像 系統(tǒng)和光譜儀系統(tǒng)通過 狹縫有 機(jī)的連結(jié) 起來 。 圖 1 如 所示 ,光源發(fā) 出的光照射 到水 數(shù)據(jù)立方可 同時得到水果外部和內(nèi)部品質(zhì)“ 圖譜合一” 的檢 測 收稿 日期 : 0 10—5 2 1 —31 。
修訂 日期 :2 1—72 0 10 —8 果表面 , 經(jīng)水果表面反射后進(jìn)人前置光 學(xué)系統(tǒng) , 前置 系統(tǒng) 將 基金項 目:國家創(chuàng)新方法工作 專項項 目(0 8M0 0 0 ) 2 0 I 4 7 0 和吉林省科技支撐計劃項 目( 0 00 1 資助 2161) 作者簡介 : 劉玉娟 , , 9 4 女 1 8 年生,中國科學(xué)院長春光 學(xué)精密機(jī)械與物理研究所博士研究生 *通訊聯(lián)系人 ema :tn y @yl o iicr - i ag g iayq.o l i n e a :ui u a @1 3 cr - i x l
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