茶葉是中國(guó)的經(jīng)濟(jì)作物,中國(guó)是世界上第一產(chǎn)茶大國(guó)。茶葉含水率是評(píng)估茶葉制造過(guò)程中質(zhì)量的重要指標(biāo)。茶葉在加工過(guò)中呈堆疊狀分布,含水率實(shí)時(shí)變化,且即時(shí)的含水率與連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中工藝參數(shù)相匹配,因此實(shí)現(xiàn)茶葉含水率的實(shí)時(shí)檢測(cè)非常必要,傳統(tǒng)的茶葉含水率檢測(cè)方法費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且破壞樣本,不適用于在線(xiàn)檢測(cè)。本文針對(duì)這一情況,研發(fā)茶葉含水率在線(xiàn)檢測(cè)儀器,并建立基于光譜技術(shù)的茶葉含水率的快速無(wú)損檢測(cè)方法。主要研究成果如下:（1）基于可見(jiàn)-近紅外光譜檢測(cè)技術(shù),研發(fā)茶葉含水率實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測(cè)設(shè)備。該設(shè)備由機(jī)架、光源、光譜儀、Y型光纖、石英板、茶葉容器和電動(dòng)推桿組成,同時(shí)機(jī)架上設(shè)有由上側(cè)板、下側(cè)板、左側(cè)板、右側(cè)板及后側(cè)板組成的殼體。將設(shè)備應(yīng)用于采集各個(gè)加工階段（鮮葉采摘→攤青→殺青→揉捻→干燥1→干燥2）安吉白茶和紫筍茶的光譜,其中安吉白茶取樣兩批次,紫筍茶取樣一批次,結(jié)果表明,該設(shè)備能實(shí)現(xiàn)茶葉的光譜采集,為實(shí)現(xiàn)茶葉含水率在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)提供硬件支持。（2）采用偏最小二乘法（partial least squares regression,PLS）對(duì)茶葉光譜和含水率進(jìn)行建模。為了獲得最佳建模效果,消除原始光譜中設(shè)備本身、實(shí)驗(yàn)... 

【文章來(lái)源】：福建農(nóng)林大學(xué)福建省

【文章頁(yè)數(shù)】：57 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線(xiàn)圖

應(yīng)用光譜技術(shù)的茶葉含水率在線(xiàn)檢測(cè)設(shè)備研發(fā)及其試驗(yàn)研究17由于探頭在鹵素?zé)舻恼丈湎乱装l(fā)熱，導(dǎo)致光譜信號(hào)的接受不穩(wěn)定。該裝置光纖選用杭州譜鐳光電有限公司SPLR1000光纖（SPLR1000-2-VIS-M,Hangzhou-SPLPhotonicsCoLtd,China），該光纖為Y型光纖，即光纖一端為探頭，既發(fā)出來(lái)自光源的光線(xiàn)又接收來(lái)自樣本的光譜信號(hào)返回至光譜儀；另一端有兩個(gè)接口，一個(gè)接口為7芯，該接口接光源，另一接口為6芯，該接口接光譜儀。該光纖波長(zhǎng)范圍為350—2500nm，芯徑400um，接頭為SMA905。為了避免鏡面反射，同時(shí)也最大程度的避免茶葉內(nèi)含物信息的丟失，Y型光纖的探頭端與豎直方向呈10°夾角，且到石英板的距離為4cm。為了保證茶葉的均勻性，提高光譜采集的穩(wěn)定性，采用電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)茶葉容器運(yùn)動(dòng)，并用石英板對(duì)茶葉進(jìn)行壓片，以達(dá)到壓平堆疊狀茶葉，采集一個(gè)穩(wěn)定表面茶葉含水率的效果，以此減小因樣本厚度不一致帶來(lái)的影響。電動(dòng)推桿選用迅馳電器758小電動(dòng)推桿，其直流電機(jī)經(jīng)過(guò)齒輪減速后，帶動(dòng)一對(duì)絲桿螺母，把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本�(xiàn)運(yùn)動(dòng)，利用直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)完成推桿的升降。該電動(dòng)推桿的行程長(zhǎng)度可根據(jù)要求定做，電壓提供12V和24V兩種選擇。在本裝置中，根據(jù)前期設(shè)計(jì)，選擇推桿的行程長(zhǎng)度為50mm，電壓為24V可滿(mǎn)足檢測(cè)要求。石英板由硅微粉經(jīng)過(guò)特殊工藝硫化而成，具有優(yōu)良的光學(xué)性能，折射率低，反射率高。茶葉容器呈長(zhǎng)方體形，材質(zhì)為鐵。為了保證石英板能壓平茶葉容器上表面的樣本，茶葉容器的上表面尺寸應(yīng)稍大于石英板的尺寸。圖3-1堆疊狀茶葉含水率檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖.1.光源,2.Y型光纖,3.石英板,4.電動(dòng)推桿,5.茶葉容器,6.機(jī)架,7.光譜儀.

的茶葉含水率在線(xiàn)檢測(cè)設(shè)備研發(fā)及其試驗(yàn)研究19紫筍茶產(chǎn)于浙江省湖州市長(zhǎng)興縣境內(nèi)的顧渚山、張嶺一帶，又名顧渚紫筍，早在1982年就被評(píng)為全國(guó)名茶，1999年被評(píng)為國(guó)家農(nóng)業(yè)部評(píng)為名牌產(chǎn)品[74]。紫筍茶干茶條索緊直細(xì)嫩，色澤綠翠，勻凈整齊，內(nèi)質(zhì)香氣清高，滋味甘醇，湯色清澈明亮，葉底成朵[75]。一直以來(lái)，顧渚村民把制成作為家庭的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)，以家庭為單位，婦女采茶、分揀，男人制茶的“合族業(yè)茶”的情況屢見(jiàn)不鮮，水口紫筍茶制作技藝經(jīng)過(guò)幾十代人的傳承和發(fā)展，已經(jīng)成為我國(guó)制茶技藝中的一朵奇葩[76]。圖3-2每道工序結(jié)束后茶葉形態(tài)圖.a）鮮葉,b）攤青,c）殺青,d）揉捻,e）干燥1,f）干燥2.3.2.2茶葉樣本的光譜采集每道工序加工完成后立即對(duì)該工序的茶葉采樣，并進(jìn)行光譜采集。在開(kāi)始采集光譜前，啟動(dòng)光譜儀，并預(yù)熱30分鐘。預(yù)熱結(jié)束后，打開(kāi)光源。本試驗(yàn)根據(jù)試驗(yàn)環(huán)境設(shè)置積分時(shí)間為45ms,平滑度為3。參數(shù)設(shè)置完以后采集白板和暗電流背景信號(hào)，且每隔30分鐘再重新采集一次。試驗(yàn)開(kāi)始后，將茶葉放置于電動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng)端上的茶葉容器內(nèi)并裝滿(mǎn)，啟動(dòng)電動(dòng)推桿，使其帶動(dòng)茶葉容器向上運(yùn)動(dòng)，直至石英板壓住茶葉容器上端開(kāi)口，并壓平堆疊狀茶葉。Y型光纖的探頭采集經(jīng)石英板壓平后的堆疊狀茶葉上表面的平均光譜，并將光譜信息傳回PC端。每個(gè)茶葉樣本掃描完后，取出重新打亂后放入，再次進(jìn)行光譜采集。每次掃描保存3條光譜，每個(gè)樣本共掃描3次，最終每個(gè)樣本有9條光譜，取9條光譜的平均值作為該樣本的代表性光譜值，達(dá)到盡量接近整堆茶葉的平均光譜值的目的。試驗(yàn)過(guò)程中茶葉樣本光譜采集如圖3-3所示。對(duì)每道工序后的茶葉樣本進(jìn)行光譜采集，結(jié)果如圖3-4所示，每條曲線(xiàn)代表一個(gè)茶葉樣本的光譜曲線(xiàn)，反射率的不同對(duì)應(yīng)著茶葉中內(nèi)含物的差異。為

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3496452