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一种基于可见近红外光谱相机快速鉴别茶叶品种的新方法

访问量:1242 发布时间:2023-04-23

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  本研究应用400-1000nm的高光谱相机,可采用杭州彩谱科技有限公司产品FS13进行相关研究。光谱范围在400-1000nm,波长分辨率优于2.5nm,可达1200个光谱通道。采集速度全谱段可达128FPS,波段选择后最高3300Hz(支持多区域波段选择)。

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  茶叶于2000多年前发源于中国,目前已经传播到全世界。茶是我国的传统饮料,也是世界三大饮料之一。茶叶主要分为3种,即不发酵的绿茶、半发酵的乌龙茶以及发酵的黑茶和红茶。绿茶是我国茶叶重点出口茶类,出口量占我国出口茶叶总量的70%,占世界绿茶总量的85%以上。茶叶作为健康饮料风靡世界。随着国际贸易的发展和人们饮食结构的调整,对茶叶质量的要求越来越高,全面提高茶叶产品的质量,已日趋为人们所重视。茶叶质量安全市场准入制度即将实施,我国茶叶将在国际大市场中运营,这些都对我国茶叶加工业提出更高的科技创新要求。用简便、快速、准确的现代分析方法定量鉴别其品种和等级成为分析工作者的一项重要任务。

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  本文以光谱技术为基础研究茶叶的品种鉴别。现代近红外光谱分析技术,可充分利用全谱段或多波长下的光谱数据进行定性或定量分析。由于近红外光谱分析技术具有速度快、效率高、成本低、测试重现性好、测量方便等特点,已经被越来越多地应用于食品工业、石油化工、制药工业等领域。国内外很多学者研究利用近红外光谱技术区别物质品种,如咖啡品种、草莓品种、瓜类品种、大豆品种、道地山药等,但还没有人应用可见-近红外光谱对茶叶品种进行鉴别。

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  通过实验获得了5个品种茶叶的光谱特征曲线,利用这些光谱信息结合主成分分析人工神经网络建立了茶叶品种鉴别的模型,该模型的预测效果很好,识别率达到100%。说明运用可见-近红外光谱技术可以快速、准确、无损的对茶叶品种进行鉴别。我们用于茶叶品种分析的可见-近红外光谱在400~1000 nm 范围内,说明该波长范围是对茶叶品种敏感的特征波段。本文提出的主成分结合人工神经网络方法,用于品种鉴别得到的识别率得到很大提高,说明该模型用于鉴别茶叶品种是成功的,为茶叶品种的快速无损检测提供了一种新的方法。

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