小麦品质近红外光谱分析系统关键技术研究

来源 :中国农业机械化科学研究院 | 被引量 : 10次 | 上传用户:boyanfang
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本文针对自研的小麦品质近红外光谱分析系统在实际应用中存在的问题,重新设计了仪器的光源控制系统,并结合实际应用进行了小麦品质质量的试验研究与分析。本文的主要研究内容如下:(1)本文简述了小麦品质近红外光谱分析系统的系统结构、针对小麦光谱信息和波长特点,选择波长范围为900-1700nm的CCD探测器,介绍了工作原理、设计特点以及近红外光谱分析法的关键算法;(2)本文针对原有仪器光源控制方案的不足,提出了通过测量光强来控制光源电流的方案,设计了基于反馈控制理论的光源控制系统,包括针对光源的光强控制系统和针光强探测器的温度控制系统;文中分别设计了电源控制模块、光强控制模块、温度控制模块、串口通信模块、主控核心模块,温度控制部分通过实时测量采集温度信号,并以此作为反馈信号,通过PID控制算法执行对制冷片的电流控制,达到制冷及稳定温度的目的;光强控制部分则设计了一种双闭环控制的光源校准方法,内环以电流为控制量,外环以光强信号为控制量,以光源的电流为控制对象,采用PID算法保证流过光源电流的稳定性,提高光源光强的稳定,最终达到提高光谱仪性能的目的;(3)试验部分包括光源控制系统的温度和光强试验、仪器改进前后的对比分析实验和与MPA傅里叶型近红外光谱仪的对比分析实验。试验结果表明,温度控制系统约在500s之内达到-10℃,能保证系统的工作温度在-10℃,误差为±0.1℃。光强控制系统的到达稳态时间约为20s,长时间工作电流标准差为3.2032*10-4A。光源控制系统的光强响应速度快,稳定性较好,长时间的工作精度保持在4*10-4A以内。改进后仪器的预测性有了一定的提高,其重复性和稳定性良好,可以应用于小麦品质的定量检测与分析。
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