光学特性在农业物料中的应用

光学特性在农业物料中的应用****班******.光学原理在农业生产中的应用二、光在农业物料中的技术展示一、光在农业生产中应用原理一、光在农业生产中的应用原理•产品发光、透光、吸收以及光的反射特性，是农业物料的光学特性，同时红外线等特殊光在农业物料中的应用原理有其独特性。•利用农作物对光的这些性质，可以定性分析农业物料的某些状况，如水果的成熟与否，损坏与否，甚至糖分的含量等。1.1在农业工程上的应用•农业物料工学特性如透光率和反射率可应用于农业物料质量检测和帅选。1、成熟度检测。2、成分分析，如谷类和肉产品的含水量。3、自动化分选，如马铃薯和泥土分离，水果根据颜色分等级等。4、农产品内部缺陷检测，如水果空心、鸡蛋中带血等的检测。1.2在农业生产中应用的原理•光学特性在物料中的各种应用各有其原理，而且经常是几个光学特性结合对物料进行检测和帅选。•下面是分析物料对光的反射、吸收、透射、发光，以及红外光的特殊性质的原理的简单分析。1.2.1根据反射光的强弱来判断农产品表面的某些特征。青苹果红苹果•如：可通过检测苹果对光的反射率将青、红苹果分类1.2.2可以根据产品对光的吸收率来判断农产品内部的某些特征。•比如在波长600nm—700nm的光照射下，西红柿吸光最强，而且越成熟的西红柿透光率越大，可以确定一个值K，透光率大于此值得西红柿为成熟西红柿。这一原理可应用于自动化帅选未成熟西红柿。1.2.3可以根据透射光强弱来判断农产品内部的某些特征。天津菲林斯光电仪器贸易有限公司引进的欧美产品------全自动水果蔬菜光学分选机。1、可根据内部的含糖量、脂肪含量、营养状况、霉变情况进行分选。2、根据水果/蔬菜/粮食等的颜色，形状，大小，纹理自动检检测并分这些产品。3、适合范围：各种水果、咖啡、茶叶、核桃、马铃薯西红柿、大米小麦等谷类粮食。4、百分之百质量控制，自动拣出小石块、玻璃碎片、金属、塑料等杂物。全自动水果蔬菜光学分选机1.2.4可以根据农作物发光特性来判断农产品内部的某些特征。•因为含有叶绿素的农产品有发光特性，而成熟的果实不含叶绿素或者含量很少，由此特性可检测果实成熟。市场上很多检测水果成熟度的仪器就是依此原理设计的。西红柿、香蕉等水果常用这种方法检测成熟度。1.2.5特殊光---红外线的应用原理•红外线因其的热效应而与其他光有很大的不同，农业物料学中红外线应用广泛，其中代表便是红外线无损伤分析技术。红外线的热效应便是这项技术的基础。•无损伤检测的原理可分为两方面，一种是在水果外部发出一种能量，从水果对能量的输入与输出变化中得到水果相关的理化特性；另一种是通过对水果本身的化学发光或红外线放射的能量等来测定水果的质量。1.2.6近红外分光技术•早在1996年西北农业大学何东健教授发表的《农产品分光反射特性及近红外图像处理在农业中的应用》就详细介绍了光的反射性以及近红外光在农业物料中的应用原理。•由于农产品的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,也就是说,对象的分光反射率在某一特定波长域内会比其它部分大。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部分的灰度对比,从而使果实损伤的检测和特征提取更为容易。•很多农产品检测仪的原理就是近红外分光技术。1.3光的原理应用例子•桃:•表面损伤：压伤、碰伤、擦伤、虫孔等•目的：利用图像处理检测鲜桃表面缺陷,对正常果实和损伤果实的分光反射特性进行测定和比较。•图表：•解释：由图可见,在可见光波长域正常和损伤部分的反射率差异极小,而在800nm以上的近红外波长域,反射率差值较大。也就是说,若利用近红外图像,能够检测出肉眼看不见的损伤。此外,在可见光域,黄色部分比红色部分的分光反射率要低得多,但在近红外域,两者反射率几乎相同。由此可知,损伤部分和正常部分分光反射率之差在可见光域受表面颜色的影响,而在近红外域几乎不受表面颜色的影响。二、光在农业物料中的技术展示近几年市场上有很多利用光学原理设计、制造而成的仪器，用于农业生产上。而且更新换代得很快，下面列举了一些近几年来在我国较为先进的仪器。2.1近红外检测仪•SupNIR-1000系列近红外分析仪是聚光科技(杭州)有限公司在2007年推出的新款产品，该系列产品既能够置于实验室中使用，又可以用于户外现场充分体现了该款仪器“实用性强、性价比高”的特点。便携式近红外水果无损检测分析仪•主要用于颗粒固态、粉末样品的无损检测。通过自动旋转的样品托盘，使被测样品信息更丰富、代表性强；仪器结构设计紧凑、轻巧，操作简单，便于维护；通过配备专用附件，也可用于液体样品的分析。2.2应用于自动化系统•尤其要说的是，光的特性和自动化系统相结合，让农业物料学更有生机。•鸡蛋检测装置利用透光性2.3延迟发光特性性质的利用•产品名称：水果无损伤检测设备水果成熟度检测仪水果成熟度测定仪产品型号：JC10-DA-Meter产品简介：该仪器为无损伤检测设备，采用光电方式测水果中的叶绿素含量来判定水果的成熟度，仪器将成熟度分为几个等级，以JC10-DA为单位显示在屏幕上，即可知道水果的成熟度。该仪器体积小巧，适合快速判断水果的成熟度。延迟发光特性.PA-1101PA-1101是一款便携式无损伤检测设备，主要可以测量：水果的叶绿素含量（通过叶绿素含量了解其成熟度），类胡萝卜素含量，花青素含量。其中，可以测量香蕉的糖度、成熟度，可专门用做香蕉的无损伤检测设备，对香蕉的研究、生产、运输有极大帮助。延迟发光特性2.4光的反射原理的应用•茶叶拣梗机•光的反射三、参考文献•《无损检测技术在水果品质评价中的应用》莫润阳，《物理》2004年第11期•《日本推出果品无损伤自动筛选机》王心，《农业知识》》1994年02期•《农产品分光反射特性及近红外图像处理在农业中的应用》何东健，《农业工程学报》1996年12月第四期•《食品物性学》李云飞，中国轻工业出版社，2009年08月•《混浊液态食品介质中脂肪的近红外光学特性研究》常敏，《激光与红外》2008年第12期•《材料物理性能》第四章•《材料的光学性质》•《农业物料物理特性的研究及其应用进展》葛清亮、郭玉明，《农业现代化研究》2007年第28期•《无损检测技术在农产品品质检测方面的应用》孔静，谢鸣，《消费导刊》•《无损检测技术在农产品品质检验中的应用》李静，操庆国，《中国科技信息》2010年21期Thankyou!