【摘要】：積分球測量技術(shù)主要用于實現(xiàn)對生物組織光學(xué)特性參數(shù)的離體檢測。針對這種情況,一方面可以采用基于積分球的農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性檢測裝置直接檢測農(nóng)產(chǎn)品組織的光學(xué)特性參數(shù)并對農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)做定性的分析；另一方面根據(jù)測得農(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)無損檢測裝置的設(shè)計提供更為可靠的參考數(shù)據(jù)。本文自行設(shè)計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)手動和自動檢測裝置,并以獼猴桃不同部分組織為對象進行了測量組織光學(xué)特性參數(shù)的應(yīng)用。主要研究內(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)特性手動檢測裝置。在手動檢測裝置的基礎(chǔ)上進行了改進和優(yōu)化,研制了基于積分球的農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性自動測量系統(tǒng)。與基于積分球的農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性手動檢測裝置相比,農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性自動檢測裝置包含了兩項關(guān)鍵技術(shù)改進：一是引入積分球蓋自動開合裝置和自動樣品臺,通過運動控制箱的控制實現(xiàn)一次放樣自動完成暗場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測量；二是通過自行設(shè)計與編寫的上位機控制界面與運動控制箱配合和光譜儀,自動保存測量結(jié)果。這兩項改進大大簡化了實驗步驟,降低了實驗過程中人為因素對光路的影響；在保證精度的前提下,極大地提高了系統(tǒng)的檢測速度。以采樣間距2mm、5點測量為例,每樣測量時間從原有的15分鐘減少到1分50秒。2、測量了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IAD方法計算得到了不同濃度下的各樣品的光學(xué)特性參數(shù)。計算結(jié)果與已報道的文獻和理論計算結(jié)果進行比較,結(jié)果表明,兩套系統(tǒng)的測量精度均能滿足實驗要求,驗證了系統(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)手動和自動檢測裝置對獼猴桃不同部分組織的光傳輸特性進行了測量。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,手動檢測裝置測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;自動檢測裝置測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。與已報道的結(jié)果進行比較,本研究測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,解決了單積分系統(tǒng)測試過程中需要改變光路的布置、測試過程中易受到人為因素干擾、測量過程比較耗時、不適合大樣本的測量等問題；驗證了采用積分球技術(shù)對常規(guī)切取的較厚的農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性進行檢測的實驗技術(shù)的可行性。今后,可在本研究的基礎(chǔ)上,從上位機軟件、光源等方面對自動檢測裝置進行進一步的改進,從而實現(xiàn)光學(xué)特性參數(shù)測量結(jié)果直接輸出、實現(xiàn)對連續(xù)波段組織光學(xué)特性測量和各項異性系數(shù)g的測量。
【圖文】：

基于單積分球的農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性手動檢測裝置采用美國海洋光學(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海洋光學(xué)公司為其光譜儀產(chǎn)品開發(fā)的一個基逡逑于Ｊａｖａ的模塊化光譜學(xué)軟件平臺，可運行于Ｗｉｎｄｏｗｓ、Ｍａｃｉｎｔｏｓｈ、ＭａｃＯＳ和Ｌｉｎｕｘ等平逡逑臺上。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，可對光譜數(shù)逡逑據(jù)進行多種預(yù)處理，并可對積分時間、平均次數(shù)、平滑因子等光譜采集參數(shù)進行設(shè)置。使逡逑用ＳｐｅｃｔｒａＳｕｉｔｅ光譜采集軟件對海洋光學(xué)公司的光譜儀的光譜數(shù)據(jù)進行采集、顯示、讀取逡逑和存儲非常方便。逡逑１９逡逑

２．１．３測量過程逡逑下面介紹手動檢測裝置的測量過程：逡逑１．將樣品用石英片夾住，用千分尺測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，每個樣品重復(fù)３次，取平均值；逡逑２．將系統(tǒng)按總透射測量方式布置，在積分球出光口處用積分球蓋蓋住，積分球進口打逡逑開，打開光源與光譜儀，記錄此時的信號為參考信號；逡逑３．將積分球所有開口封死，用光譜儀記錄此時的信號為暗信號；逡逑４．將待測農(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各取兩個逡逑點，共五點（在同一直徑上），使光斑依次照射５個點，用光譜儀記錄此時的信號；逡逑６．將系統(tǒng)按總漫反射測量方式布置，調(diào)整樣品位置，取點方式同步驟５，使光斑依次逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O439;S123

【參考文獻】

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1 國家自然科學(xué)基金優(yōu)先資助領(lǐng)域戰(zhàn)略研究報告編寫組 ,謝樹森,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：2531980