【摘要】：積分球測(cè)量技術(shù)主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)生物組織光學(xué)特性參數(shù)的離體檢測(cè)。針對(duì)這種情況,一方面可以采用基于積分球的農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性檢測(cè)裝置直接檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品組織的光學(xué)特性參數(shù)并對(duì)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)做定性的分析；另一方面根據(jù)測(cè)得農(nóng)產(chǎn)品組織的光學(xué)特性參數(shù)建立農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)模型,為農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)部品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)提供更為可靠的參考數(shù)據(jù)。本文自行設(shè)計(jì)并搭建了基于單積分球技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品組織光傳輸特性參數(shù)手動(dòng)和自動(dòng)檢測(cè)裝置,并以獼猴桃不同部分組織為對(duì)象進(jìn)行了測(cè)量組織光學(xué)特性參數(shù)的應(yīng)用。主要研究?jī)?nèi)容如下：1、搭建了基于單積分球的農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性手動(dòng)檢測(cè)裝置。在手動(dòng)檢測(cè)裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化,研制了基于積分球的農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。與基于積分球的農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性手動(dòng)檢測(cè)裝置相比,農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性自動(dòng)檢測(cè)裝置包含了兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)改進(jìn)：一是引入積分球蓋自動(dòng)開(kāi)合裝置和自動(dòng)樣品臺(tái),通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制箱的控制實(shí)現(xiàn)一次放樣自動(dòng)完成暗場(chǎng)和參比的采集以及樣品徑向15 mm范圍內(nèi)自定義間距自定義位置上的漫反射率和透射率的自動(dòng)測(cè)量；二是通過(guò)自行設(shè)計(jì)與編寫的上位機(jī)控制界面與運(yùn)動(dòng)控制箱配合和光譜儀,自動(dòng)保存測(cè)量結(jié)果。這兩項(xiàng)改進(jìn)大大簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)步驟,降低了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中人為因素對(duì)光路的影響；在保證精度的前提下,極大地提高了系統(tǒng)的檢測(cè)速度。以采樣間距2mm、5點(diǎn)測(cè)量為例,每樣測(cè)量時(shí)間從原有的15分鐘減少到1分50秒。2、測(cè)量了Intralipid溶液、聚苯乙烯顆粒溶液和Biomimic固體幻影的總透射率和總漫反射率,通過(guò)IAD方法計(jì)算得到了不同濃度下的各樣品的光學(xué)特性參數(shù)。計(jì)算結(jié)果與已報(bào)道的文獻(xiàn)和理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,結(jié)果表明,兩套系統(tǒng)的測(cè)量精度均能滿足實(shí)驗(yàn)要求,驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性。3、分別使用基于單積分球的農(nóng)產(chǎn)品組織光傳輸特性參數(shù)手動(dòng)和自動(dòng)檢測(cè)裝置對(duì)獼猴桃不同部分組織的光傳輸特性進(jìn)行了測(cè)量。結(jié)果表明：獼猴桃不同部分組織的光學(xué)特性存在顯著的差異,手動(dòng)檢測(cè)裝置測(cè)得的獼猴桃組織的吸收系數(shù)μa和約化散射系數(shù)μs'的平均值范圍分別為：0.0644-0.3415 mm-1,0.1330-0.7565 mm-1;自動(dòng)檢測(cè)裝置測(cè)得的獼猴桃組織的吸收系數(shù)μa和約化散射系數(shù)μs'的平均值范圍分別為：0.0308-0.3085mm-1,0.1198-0.9461mm-1。與已報(bào)道的結(jié)果進(jìn)行比較,本研究測(cè)得的獼猴桃組織的光學(xué)特性參數(shù)處于合理的區(qū)間內(nèi)。本研究較好地完成了預(yù)期目標(biāo),解決了單積分系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程中需要改變光路的布置、測(cè)試過(guò)程中易受到人為因素干擾、測(cè)量過(guò)程比較耗時(shí)、不適合大樣本的測(cè)量等問(wèn)題；驗(yàn)證了采用積分球技術(shù)對(duì)常規(guī)切取的較厚的農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性進(jìn)行檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)的可行性。今后,可在本研究的基礎(chǔ)上,從上位機(jī)軟件、光源等方面對(duì)自動(dòng)檢測(cè)裝置進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn),從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)特性參數(shù)測(cè)量結(jié)果直接輸出、實(shí)現(xiàn)對(duì)連續(xù)波段組織光學(xué)特性測(cè)量和各項(xiàng)異性系數(shù)g的測(cè)量。
【圖文】：

基于單積分球的農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性手動(dòng)檢測(cè)裝置采用美國(guó)海洋光學(xué)公司ＱＥ６５ｐｒｏ逡逑自帶的ＳｐｅｃｔｒａＳｕｉｔｅ光譜采集軟件采集樣品的光譜數(shù)據(jù)，ＳｐｅｃｔｒａＳｕｉｔｅ光譜采集軟件界面如逡逑圖２－２所示。ＳｐｅｃｔｒａＳｕｉｔｅ光譜采集軟件是美國(guó)海洋光學(xué)公司為其光譜儀產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一個(gè)基逡逑于Ｊａｖａ的模塊化光譜學(xué)軟件平臺(tái)，可運(yùn)行于Ｗｉｎｄｏｗｓ、Ｍａｃｉｎｔｏｓｈ、ＭａｃＯＳ和Ｌｉｎｕｘ等平逡逑臺(tái)上。該軟件支持海洋光學(xué)公司生產(chǎn)的所有光譜儀，軟件集成了豐富的功能，可對(duì)光譜數(shù)逡逑據(jù)進(jìn)行多種預(yù)處理，并可對(duì)積分時(shí)間、平均次數(shù)、平滑因子等光譜采集參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。使逡逑用ＳｐｅｃｔｒａＳｕｉｔｅ光譜采集軟件對(duì)海洋光學(xué)公司的光譜儀的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、顯示、讀取逡逑和存儲(chǔ)非常方便。逡逑１９逡逑

２．１．３測(cè)量過(guò)程逡逑下面介紹手動(dòng)檢測(cè)裝置的測(cè)量過(guò)程：逡逑１．將樣品用石英片夾住，用千分尺測(cè)量樣品中心部分的厚度，減去石英片的厚度，得逡逑到樣品厚度，每個(gè)樣品重復(fù)３次，取平均值；逡逑２．將系統(tǒng)按總透射測(cè)量方式布置，在積分球出光口處用積分球蓋蓋住，積分球進(jìn)口打逡逑開(kāi)，打開(kāi)光源與光譜儀，記錄此時(shí)的信號(hào)為參考信號(hào)；逡逑３．將積分球所有開(kāi)口封死，用光譜儀記錄此時(shí)的信號(hào)為暗信號(hào)；逡逑４．將待測(cè)農(nóng)產(chǎn)品組織樣品用方形石英片夾好后放入樣品夾，調(diào)整樣品夾上的４個(gè)Ｍ３逡逑螺帽使樣品與樣品夾緊密貼合；逡逑５．將系統(tǒng)按總透射測(cè)量方式布置，在石英片的中心及中心兩邊每隔２．５邐ｍｍ各取兩個(gè)逡逑點(diǎn)，共五點(diǎn)（在同一直徑上），使光斑依次照射５個(gè)點(diǎn)，用光譜儀記錄此時(shí)的信號(hào)；逡逑６．將系統(tǒng)按總漫反射測(cè)量方式布置，調(diào)整樣品位置，取點(diǎn)方式同步驟５，使光斑依次逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O439;S123

【參考文獻(xiàn)】

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1 國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)先資助領(lǐng)域戰(zhàn)略研究報(bào)告編寫組 ,謝樹(shù)森,李暉;生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)與光子技術(shù)[J];光電子·激光;2004年11期

2 朱，

本文編號(hào)：2531980