乳制品成分含量近紅外光譜測(cè)量及分析算法優(yōu)化研究.pdf

1、蛋白質(zhì)、脂肪和乳糖是人們?cè)谌粘Ｉ钪兴枰臓I(yíng)養(yǎng)成分，乳制品是能夠提供這些營(yíng)養(yǎng)成分的原材料食品之一，隨著人們對(duì)生活品質(zhì)的要求越來(lái)越高，所以乳制品檢測(cè)變得越來(lái)越重要。而近紅外光譜(NIR)分析能夠快速、高效、無(wú)損傷的測(cè)量乳制品中的主要成分含量，不僅適用于乳制品加工、生產(chǎn)過(guò)程中的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，而且適用于對(duì)原奶收購(gòu)、用戶(hù)使用或者銷(xiāo)售現(xiàn)場(chǎng)等實(shí)時(shí)檢測(cè)環(huán)境。
　　由于近紅外光譜分子振動(dòng)的倍頻或合頻吸收造成了光譜背景復(fù)雜、有用信息提取困難等。因此，

2、在近紅外光譜分析中，光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理、建模、預(yù)測(cè)分析等至關(guān)重要，尤其是光譜預(yù)處理解析。主成分權(quán)重重置預(yù)處理方法是一種將直方圖規(guī)定化思想結(jié)合模糊層次分析法用于二維數(shù)據(jù)信息增強(qiáng)的新手段，本文研究其方法原理及其數(shù)學(xué)思想，并將其用于乳制品成分濃度的近紅外光譜預(yù)處理解析過(guò)程中，作為一種新方法，無(wú)論是從方法研究到算法設(shè)計(jì)層面，還是從編程實(shí)現(xiàn)到解析應(yīng)用環(huán)節(jié)，在乳制品成分含量分析中均具有學(xué)術(shù)研究意義和推廣應(yīng)用價(jià)值。
　　論文研究工作主要包括幾個(gè)方面

3、:首先，研究近紅外光譜分析基本方法，分析近紅外光譜測(cè)試機(jī)理，探討近紅外光譜測(cè)量方法。研究化學(xué)計(jì)量學(xué)方法并將其用于近紅外光譜分析中，研究近紅外光譜波長(zhǎng)篩選方法、光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理方法和定量校正方法等;其次，研究采用聲光可調(diào)諧濾光器(AOTF)在光譜區(qū)域1000～1700nm范圍內(nèi)測(cè)量乳制品中脂肪、蛋白質(zhì)和乳糖等主要成分含量的近紅外光譜分析方法。給出漫反射光譜測(cè)量系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)及相關(guān)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。再次，研究直方圖規(guī)定化思想及其數(shù)學(xué)方法，解析

4、模糊層次分析方法，將二者融合提出主成分權(quán)重重置預(yù)處理方法，并將其用于乳制品成分含量近紅外漫反射光譜預(yù)處理過(guò)程中，完成主成分權(quán)重重置預(yù)處理方法的算法設(shè)計(jì)及其MATLAB編程實(shí)現(xiàn)。最終，對(duì)近紅外光譜分析中定量校正方法進(jìn)行研究。采用偏最小二乘(PLS)法建立乳制品成分含量近紅外光譜測(cè)量系統(tǒng)的線(xiàn)性校正模型。采用回歸系數(shù)與光譜殘差比值法進(jìn)行波長(zhǎng)篩選，對(duì)波長(zhǎng)優(yōu)選前后的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行建模，并對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較分析，驗(yàn)證利用主成分權(quán)重重置方法對(duì)光譜去噪及