基于紅外光譜和場發(fā)射掃描電鏡技術(shù)的羊絨原料品質(zhì)分析的研究.pdf

1、我國羊絨、羊毛纖維的檢測是絨毛產(chǎn)業(yè)最基礎(chǔ)也是最薄弱的環(huán)節(jié)，技術(shù)水平還遠不能滿足絨毛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，同英國、日本、德國和意大利等國家相比存在較大的差距：絨毛纖維檢測設(shè)備的自動化，連續(xù)化程度還不高，尤其在羊絨原料檢測上，還遠遠落后于發(fā)達國家，大部分國產(chǎn)原料由于缺乏合理的檢測手段，質(zhì)量不能滿足生產(chǎn)要求，成為羊絨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展瓶頸。一方面基于羊絨纖維自身的優(yōu)點和產(chǎn)量稀少、價格昂貴的特點；另一方面是關(guān)系到商家和消費者的利益，甚至關(guān)系到我國在出口貿(mào)易中

2、的聲譽，羊絨制品中山羊絨的鑒別和含量檢測極為重要。國外為維護自身權(quán)益、避免產(chǎn)品的摻假和偽劣，采取了一系列的檢測和技術(shù)標準。我國作為世界上羊絨生產(chǎn)和出口大國，在世界貿(mào)易中占有重要份額，有必要加強這方面的檢測和監(jiān)管工作，使我國具有羊絨質(zhì)量評定的相應(yīng)國際地位，以促進羊絨質(zhì)量的提高和優(yōu)質(zhì)羊絨產(chǎn)品的發(fā)展，確保我國珍貴的羊絨資源向科學(xué)、有序、高附加值方向發(fā)展。
　　 本論文針對國內(nèi)外羊絨、羊毛原料品質(zhì)信息獲取技術(shù)上存在的一些問題和不足，結(jié)合

3、我國的實際情況，以山羊絨原料檢測為主進行了羊絨、羊毛原料品質(zhì)信息獲取的研究，主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　 1．采用近紅外光譜技術(shù)對羊絨的凈絨率、含水率進行檢測，采用逐步回歸和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立近紅外光譜和羊絨的凈絨率、含水率之間的線性回歸模型和非線性回歸模型，并根據(jù)決定系數(shù)、預(yù)測標準誤差、預(yù)測均方根誤差對模型進行了評價，與傳統(tǒng)的檢測方法相比，它具有無損、快速、無污染等特點。
　　 2．采用小波分析方法對近紅外光譜信號進行

4、降噪處理，對比分析了三種閾值降噪模型的降噪效果，在一定程度上改善了光譜由于外界干擾而引起的模型偏差問題，使光譜建模更具一定的魯棒性和抗干擾的能力。
　　 3．根據(jù)羊絨原料所含蛋白質(zhì)、灰分、纖維表面油脂等成分的紅外光譜特性，采用長波近紅外和中紅外對上述指標的反射模式進行檢測，并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、投影尋蹤回歸、最小二乘支持向量回歸方法進行建模，結(jié)果表明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在山羊絨的三種成分參量檢測中比較穩(wěn)定，對山羊絨成分的檢測具有通用性。

5、>　　 4．采用JASCO FT/IR—4100紅外光譜儀，研究了羊絨原料的蛋白質(zhì)含量、灰分含量、纖維表面油脂含量的長波近紅外和中紅外的透射光譜特性進行分析，采用長波近紅外和中紅外對上述指標的透射模式進行檢測，并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、投影尋蹤回歸、支持向量機方法進行建模，結(jié)果表明在本文所闡述的試驗條件下紅外透射模式的光譜在山羊絨原料的蛋白質(zhì)、灰分、油脂含量的檢測建模精度上普遍好于漫反射模式。
　　 5．采用近紅外光譜技術(shù)對羊絨的產(chǎn)地進

6、行鑒別，應(yīng)用主成分分析和支持向量機方法對來自不同產(chǎn)地的山羊絨進行分析，采用一對多支持向量機方法對山羊絨產(chǎn)地進行分類，并分別采用不同的支持向量機核函數(shù)建立分析模型，結(jié)果表明具有高斯核函數(shù)的支持向量機建立山羊絨產(chǎn)地的鑒別模型鑒別效果比較好。
　　 6．采用SIRION場發(fā)射掃描電鏡獲取羊絨、羊毛纖維的顯微圖像，根據(jù)幾何形態(tài)參數(shù)進行羊毛和羊絨鑒別分類，并進行羊絨、羊毛品種的分析鑒別，提出鱗片覆蓋雙邊指數(shù)的概念，大大提高了鑒別分類的效果

7、。
　　 7．對獲得的羊絨、羊毛纖維的掃描電鏡圖像采用灰度共生矩陣方法進行紋理分析，試驗提取了能量、對比度、相關(guān)性、同質(zhì)性、熵等22種紋理參數(shù)，建立了基于紋理參數(shù)的山羊絨、綿羊毛的紋理鑒別模型，并進行基于紋理特征的山羊絨品種、綿羊毛品種鑒別的分析研究，結(jié)果表明：采用灰度共生矩陣的方法，使本文提出的山羊絨與綿羊毛鑒別問題得到較好的解決。
　　 8．對獲得的羊絨、羊毛纖維的掃描電鏡圖像進行處理，根據(jù)能反映羊絨、羊毛纖維鱗片形

8、狀特征的區(qū)域算子建立了基于形態(tài)學(xué)參數(shù)的山羊絨、綿羊毛的鑒別模型，并進行基于纖維鱗片形態(tài)學(xué)參數(shù)的山羊絨品種、綿羊毛品種鑒別作了分析研究，結(jié)果表明：纖維鱗片的區(qū)域特征參數(shù)在一定程度內(nèi)可以區(qū)分羊絨類各品系和羊毛類各品系。
　　 綜上所述，選用凈絨率、含水率，含脂率、灰分含量，蛋白質(zhì)含量等指標對羊絨、羊毛進行紅外光譜宏觀分析檢測，并基于場發(fā)射掃描電鏡顯微成像技術(shù)采用纖維幾何形態(tài)參數(shù)、鱗片紋理參數(shù)、鱗片區(qū)域描繪算子對羊絨、羊毛進行顯微微觀