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食品与农产品的水分含量无论在生产中还是生活中都是一个非常重要的参数,它直接影响到产品的质量和保存期限,对水分的测量和控制显得格外重要。传统的水分测量方法如干燥法、电导法等因为使用条件的限制无法实现在线非接触式连续测量等问题,迫切需要开发一种能简便使用的测量方法。本文采用了近红外光谱法测量食品与农产品中的水分含量,这种方法具有快速、非接触等优点。
首先对近红外光谱技术的测量原理进行了介绍,本研究是基于水分子在近红外光谱区有其特定的特征吸收峰,吸收峰的幅值与水分成正相关关系的理论而展开的。水分在近红外光谱区的多个特征吸收峰当中,选取合适的特定波长的特征吸收峰可准确测量出水分含量。研究中具体采用了3个波长的半导体激光器,其中波长1450和1550 nm是水分在近红外光谱区的二级倍频吸收峰的特征波长,1310 nm作为仪器的系统标定的参考波长,因为水分在该波长处没有吸收现象的存在,可达到提高测量精度和系统抗干扰的能力。
水分检测仪除采用了半导体激光光源外,还采用了积分球载样器件和InGaAs探测器,并用单片机作控制系统。硬件系统还包括电源、A/D转换、键盘操作、数据采集及LCD显示等部分的设计。选用C8051F020单片机为核心,进行数据处理与水分显示。软件采用C51高级语言编写,增加了软件的可读性、可靠性,且易于维护和升级。
本文设计的便携式近红外水分仪能够比较准确的检测出茶叶的水分含量,满足国家茶叶检测精度及准确度标准(误差不大于0.5%)。经过大量实验证明,该仪器应用的原理正确,数据结果可靠,已经基本达到了系统预计的各项技术指标。