葉面藥液濃度的近紅外光譜檢測(cè)方法研究.pdf

1、農(nóng)作物上噴霧效果的研究目前主要限于霧滴的覆蓋率、沉積密度,均勻性等方面。農(nóng)藥對(duì)葉子的作用效果不僅與霧滴的覆蓋率、沉積密度有關(guān),而且還與葉子表面藥液濃度直接相關(guān)。此外,當(dāng)前在線混藥技術(shù)正在發(fā)展。對(duì)于定濃度在線混藥噴霧系統(tǒng)而言,由于人們對(duì)混藥器結(jié)構(gòu)及雙流體(藥原液和水)混合機(jī)制還缺乏深刻認(rèn)識(shí),加之混藥過(guò)程中流動(dòng)參數(shù)是動(dòng)態(tài)的且存在波動(dòng),致使噴霧的藥液濃度存在波動(dòng)和不穩(wěn)定。發(fā)展葉子表面藥液濃度的快速檢測(cè)方法可以為在線混藥噴霧的藥液濃度波動(dòng)和不穩(wěn)

2、定提供定量的描述,可直接用于產(chǎn)品性能的評(píng)定和指導(dǎo)產(chǎn)品改進(jìn),并推動(dòng)在線混藥噴霧產(chǎn)品檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的制定,彌補(bǔ)當(dāng)前混藥系統(tǒng)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)缺少定量指標(biāo)之不足。
　　 近紅外光譜技術(shù)是一種快速無(wú)損檢測(cè)技術(shù),具有分析速度快、效率高、無(wú)污染、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。在農(nóng)業(yè)、食品、生命科學(xué)與醫(yī)藥、煙草、環(huán)境等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。因此理論上近紅外光譜也可以檢測(cè)葉子表面藥液濃度。
　　 本文探究葉子表面藥液濃度大小與光譜反射率之間的定量關(guān)系,達(dá)到快速檢測(cè)葉子

3、表面藥液濃度大小的目的。
　　 主要研究工作包括以下幾個(gè)方面:
　　 (1)葉子表面藥液濃度的近紅外光譜特性分析
　　 為避免水分對(duì)葉面液體光譜特征的影響,對(duì)葉面、葉面藥液和水的光譜曲線對(duì)比分析,結(jié)合葉面藥液濃度的相關(guān)譜圖特性進(jìn)行分析。將光譜曲線大致分為三個(gè)波段區(qū)間,即可見(jiàn)光波段(350～700nm)、近紅外波段(700～1900nm)、水分的強(qiáng)吸收波段(1900～2500nm),并逐一對(duì)三個(gè)波段內(nèi)的光譜特性進(jìn)行

4、分析。并對(duì)葉面藥液相關(guān)譜圖進(jìn)行分析,尋找光譜敏感波段。
　　 (2)建模波段的優(yōu)選方法研究
　　 首先在350～700nm波段建模,然后建模波段范圍逐步擴(kuò)大(350～1900、1950、2000、2500nm),主要說(shuō)明波段范圍的擴(kuò)大是否會(huì)增大光譜信息貢獻(xiàn)值。然后在700～1900nm波段建模,主要反映在光譜分辨率高的波段建模效果如何。最后在1900～2500nm波段建模,旨在揭示水分對(duì)光譜的影響。其中在800～2000

5、nm波段,以800nm為起點(diǎn),間隔200nm建模,揭示在窄波段范圍建模效果。探索對(duì)光譜信息的貢獻(xiàn)最大、光譜預(yù)測(cè)效果最好的建模波段。最終選取350～1900nm為建模波段。
　　 (3)提出了一種適用于葉面藥液光譜的組合預(yù)處理方法
　　 由于在采集光譜過(guò)程中受到電噪音等非目標(biāo)因素的影響,原始光譜圖存在基線漂移。為了消除基線漂移需要選取合適的預(yù)處理方法。僅用一種光譜預(yù)處理方法往往不能得到較好的結(jié)果,我們尋找到了一種適用于葉面

6、藥液光譜的組合預(yù)處理方法(SNV+MAF+1D)。
　　 (4)五種建模算法的建立與對(duì)比分析
　　 采用逐步回歸分析、主成分、主成分+人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、偏最小二乘、偏最小二乘+人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法建立了葉子表面藥液濃度和光譜反射率之間的數(shù)學(xué)模型,最終選取預(yù)測(cè)精度最高的算法作為預(yù)測(cè)葉子表面藥液濃度的建模算法。
　　 (5)不同作物的葉片對(duì)葉子表面藥液濃度的影響
　　 考慮到葉面背景可能對(duì)葉子表面上藥液濃度的影響,選