【毕业设计】便携式果品营养品质检测仪设计 ㊣ 精品文档 值得下载

的便携式近红外整粒小麦成分分析仪的研制北京中国农业大学信息与电气工程学院，严衍禄，赵龙莲，韩东海，等近红外光谱分析基础与应用北京中国轻工业出版社，伊庭庆昭利用近红外光谱法检查农产品和水果红外月刊，刘燕德无损智能检测技术及应用武汉华中科技大学出版社，四方法及预期目标本课题应用近红外漫反射光谱检测法，选用不同波长的发光二极管作为光源，经过检测器和放大调理电路后，将携带糖度的电信号送入单片机处理并显示出来。

指导教师签名日期课题类型工程设计技术开发软件工程理论研究真实课题模拟课题虚拟课题均要填，如等。

华东交通大学毕业设计论文评阅书姓名张璐学号专业测控技术与仪器毕业设计论文题目便携式果品营养品质检测仪设计指导教师评语指导教师签字年月日评阅人评语评阅人签字年月日得分得分华东交通大学毕业设计论文评阅书姓名张璐学号专业测控技术与仪器毕业设计论文题目便携式果品营养品质检测仪设计答辩小组评语组长签字年月日等级答辩委员会综合评语答辩委员会主任签字年月日学院公章等级注答辩小组根据评阅人的评阅签署意见初步评定成绩，交答辩委员会审定，盖学院公章。

等级用优良中及不及格五级制可按学院制定的毕业设计论文成绩评定办法评定最后成绩。

华东交通大学毕业设计论文答辩记录姓名张璐学号毕业届别专业测控技术与仪器题目便携式果品营养品质检测仪设计答辩时间答辩组成员签字答辩记录记录人签字年月日答辩小组组长签字年月日附注便携式果品营养品质检测仪设计摘要果品作为人民生活中的重要食品之，其质量与人民生活密切相关，因此果品营养品质检测在生产和生活中具有十分重要的意义。

近红外检测技术是利用水果对近红外光的吸收散射反射和透射等来确定水果成分的种方法，其具有分析速度快无需化学处理和多组分同时分析等优点，可以实现苹果含糖量的快速无损检测，在果品品质检测领域得到了广泛认可。

本文在对国内外水果品质检测技术现状及发展趋势进行分析与综合的基础上，采用近红外分析技术实现苹果含糖量检测。

本课题以苹果为研究对象，利用近红外检测的基本原理和单片机处理技术，设计苹果含糖量无损检测仪。

主要研究内容包括分析和研究近红外检测技术的测量原理特点，深入了解了果品营养品质检测的原理和方法对苹果含糖量检测系统进行硬件与软件设计。

硬件设计主要包括设计近红外光电系统，通过单片机技术实现信号处理，软件设计包括数据采集与处理液晶显示等同时完成系统装置搭建及实物制作。

关键词近红外苹果品质检测单片机光电系统，外光谱技术不仅用于桃子和番茄的含糖量检测中，而且应用于水果的分选传送系统中。

这样，在苹果生长过程中也可以使用仪器对其含糖量进行测试。

由于生产线仪器太大而不适合携带，便携式仪器得以大量发展。

因此，我们开发了款能够检测苹果糖度的便携式仪器。

二材料和方法光谱分析系统的主要组成元件是个多色仪，它是由个凹面的光栅衍射器和多通道检测器组成，如图所示。

凹面衍射光栅器参数图便携式糖度检测仪包括光源，分光器，纤维束和数据处理单元图便携式糖度检测仪外观光源波长范围从，凹槽密度为。

衍射命令使用，凹面衍射光栅耦合到多通道检测器。

多通道检测器通道数为，装置倾斜度。

使用的是光源功率为基准电压为的卤素灯，其寿命为小时。

滤波器用于滤去小于的波长，同轴光纤检测器检测范围为，发光范围为，从样品内反射出的漫反射光通过衍射光栅被多通道检测器接收，电源电压由电池提供。

在附加光源照明情况下，仪器可以使用小时，电路使用和转换器毫秒，位控制检测器和处理信号。

电路结构如图所示。

它将多通道检测器检测到的微弱反射光转换为电信号。

仪器的参数如表所示。

本研究对便携式糖度检测仪对很多方面进行了测量评估，包括光谱半宽度值的测量，入射狭缝宽度改变时输出光的亮度的改变和苹果糖度值的检测。

三结果和讨论分光镜模块的大小为。

近红外便携式糖测量仪器整体大小为图。

光谱分析仪使用的是日本安利型号为的产品。

频谱和亮度在波长时，测量半宽度为，的缝隙宽度，狭缝高度为毫米。

使用卤素灯光源，从频谱图中得到半宽度如图所示。

在波长为时，半高宽为，半宽度随着入射狭缝增大而增大，同时狭缝的宽度也增加了光源亮度。

光谱仪的分辨率随着有限缝宽的倒数呈线性倍增，和几点处实际的半宽度值和计算所得狭缝值致，如图所示。

分光镜的分辨率大约为。

研究还对锗掺杂石英纤维或塑料纤维束作为波导的情况进行了测试。

用两种材料产生的样品吸收范围比较了苹果，聚四氟乙烯样品和镜子的光谱。

尺寸波长范围入射角入射狭缝宽度入射光到狭缝距离衍射级检测器长度滤光镜多通道检测器参数通道数装置倾斜度尺寸光谱敏感度暗电流光纤参数材料塑料类型同轴纤维束光源参数卤素灯，表便携式糖度检测仪参数图仪器的电路结构，将多通道检测器检测到的微弱反射光转换为电信号图使用卤素灯作为光源图半宽度狭缝宽度和光强关系曲线光谱狭缝宽度为，半宽度为半宽度值与狭缝值，和致石英纤维对镜子的吸收光谱接近平滑，并且在波长范围没有不规则吸收峰。

该塑料光纤在约处有些不规则的吸收峰，超过纳米波长的和键对塑料也造成了些吸收峰。

这可以通过修改电路来补偿近处塑料纤维的光谱吸收峰，例如调整积分时间和运算放大器的放大系数。

采用青森县的耕地培育个富士苹果样品，来构建个含糖量校正曲线。

为了便于对比，使用数字折射仪，对糖度进行了测量。

对个未知糖度的苹果进行了测试校准集。

通过多元回归分析，得到相关系数为。

波长为和的含糖量校正模型如下所示。

其中是吸光度的二阶导数。

川野等人用作为第个波长测量了桃子的含糖量。

实验预测标准误差为，校准达到了足够准确预期目的。

此外，如果苹果没有移动并且对同个位置进行次重复测量，标准误差减小为，结果重复性很好。

四含糖量测量我们选用富士，王林，北斗和陆奥四个品种的个苹果作代表建立了校正模型，随机选择个富士苹果进行验证。

在校准模型中，采用苹果赤道周围测的平均光谱值作为值和参考值，图用显示了原始光谱和二阶导数光谱平均值。

使用数字折射仪将糖度作为个参比进行了分析，校正集相关系数为图。

五结论近红外便携式糖度测量仪的光学部分包括个多色仪，光源和光学纤维束，本研究设计了专用电路进行数据处理和设备控制。

仪器的分辨率约为，狭缝宽度为，测量出苹果糖度的相关系数为，校正系数为。

这些结果表明近红外便携式糖度测量仪具有良好的实际应用价值，根据研究成果我们开发出了商业便携式苹果糖度测量仪光导图，该仪器被证明对苹果的实时监测非常有益，并且为苹果产业提供了商业利益。

本仪器也具备检测其他水果的潜力，例如樱桃，桃，梨，西红柿等。

今后，这种便携式糖度检测仪不仅限于这领域的使用，还可以推广到市场，为生产者和消费者提供质量安全保障。

图原始光谱和二阶导数光谱图图校正曲线图图便携式糖度检测仪附录电路及实物图电路原理图毕设滴电路图糖度测量仪发射二极管公共地光电二极管正极光电二极管负极传感器接口电路发射探头切换电路发系统总电源电路主控电路传感器恒流源电路传感器接口按键显示电路温度补偿电路测量控制电路接口光电二极管信号放大电路电源接口二图三实物图附录源程序代码部分函数功能模数转换初始化参数无返回无说明转换端口使能通道打开内核内部参考电压发生器打开参考电压采样时钟单通道单次转换内部时钟源无分频选择通道使能转换使能转换转换完成存储结果函数功能系统时钟配置参数无返回无说明没有高频时钟。

振荡器故障只可由单独的允许位屏蔽，即使通用中断允许复位也不能禁止。

使能调制器配置的晶体振荡器开启总中断华东交通大学毕业设计论文题目便携式果品营养品质检测仪设计学院机电工程学院专业测控技术与仪器班级学生姓名张璐学号指导教师刘燕德完成日期毕业设计论文诚信声明本人郑重声明所呈交的毕业设计论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

就我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。

如在文中涉及抄袭或剽窃行为，本人愿承担由此而造成的切后果及责任。

本人签名导师签名年月日华东交通大学毕业设计论文任务书姓名张璐学号毕业届别专业测控技术与仪器毕业设计论文题目便携式果品营养品质检测仪设计指导教师刘燕德学历博士职称教授具体要求调研，了解果品营养品质检测技术基本原理及国内外研究现状设计便携式果品营养品质检测仪，包括软件与硬件部分系统装置搭建及实物制作根据以上内容按规定格式撰写论文份，字数翻译外文资料不少于单词。

进度安排第周到第周查阅文献，了解课题的研究意义及背景第周到第周研究果品营养品质检测原理并确定总体方案第周到第周进行便携式果品营养品质检测仪设计第周到第周进行实物制作第周到第周完成论文，准备答辩。

指导教师签字年月日教研室意见教研室主任签字年月日题目发出日期设计论文起止时间附注毕业设计严格要求，希望同学积极主动。

华东交通大学学生开题报告书课题名称便携式果品营养品质检测仪设计课题来源自选课题类型导师刘燕德学生姓名张璐学号专业测控技术与仪器课题的目的和意义随着人民生活水平的提高，老百姓对衣食住行的品质追求逐步提升。

果品作为人民生活中的重要食品之，其质量与人民生活密切相关。

人们不仅要求果品的色香味更追求其营养和卫生。

水果含有丰富的维生素矿物质和定量的膳食纤维，堪称营养丰富的佳品。

对水果质量的检测，包括外观形态检测和内部品质检测。

外部检测对象包括颜色大小和外部缺陷等形态参数，而内部品质检测对象主要包括口感糖度酸度水分坚实度可溶性固形物等。

本文主要针对果品苹果的内部品质糖度进行研究。

在水果生长过程中，及时了解水果内部成分的含量，指导果农合理科学地施用化肥，既可以解决现在果园中普遍存在的滥用多用化肥问题，提高了水果质量，又减少了化肥使用量，增加了果农收入在采摘时，农业部门和质检部门对水果进行抽检，可以在不损坏水果的前提下，增加抽样数量，提高检验速度，更可彻底避免浪费，也可将外表有缺陷，但内部品质很好的水果分选出来销售，提高了水果的附加值，这会比其作为残次果处理更有价值。

二国内外相关研究现状近红外检测技术是近年来发展起来的种高新分析技术，在工业和农业中得到了广泛应用。

它是利用水果对近红外光的吸收散射反射和透射等来确定水果成分的种方法。

近红外光