【摘要】：芝麻油是一種營養(yǎng)豐富且十分美味的食品調(diào)味材料,芝麻油的品質(zhì)檢測問題一個十分重要的問題。由于傳統(tǒng)上的檢測方法需要一定的檢測時間,過程較復(fù)雜。因此,針對這些不足,本文探索一種快速的、方便的檢測方法,即以太赫茲時域光譜系統(tǒng)為基礎(chǔ),結(jié)合統(tǒng)計分析的方法來對芝麻油進(jìn)行檢測。太赫茲檢測具有快速、無損、操作簡單等優(yōu)點(diǎn),因此將其用于芝麻油品質(zhì)的研究能夠快速的得到檢測結(jié)果。本文主要的研究內(nèi)容如下:首先,本文通過對十種不同的芝麻油采取太赫茲時域光譜系統(tǒng)進(jìn)行探測,并對光譜進(jìn)行分析,計算吸收系數(shù)和折射率,通過主成分分析對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理然后通過支持向量機(jī)來建立模型,對不同的芝麻油進(jìn)行分類識別。并根據(jù)芝麻油在太赫茲光譜下的特性,通過不同的參數(shù)尋優(yōu)算法來對支持向量機(jī)模型進(jìn)行優(yōu)化。采用均方誤差作為衡量模型預(yù)測性能的評判標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)預(yù)測結(jié)果得出本文構(gòu)建的支持向量機(jī)模型具有很好的分類識別效果,而且和其他的方法作比較,得出此模型具有更精確的識別效果的結(jié)論。其次,本文還通過向同一種芝麻油中摻入70%的其他種類芝麻油,檢測其時域譜的變化,并通過時域中的變化計算出的吸收譜來分析摻偽芝麻油和純芝麻油在太赫茲光譜系統(tǒng)中呈現(xiàn)的特征。根據(jù)這些特征來對摻偽芝麻油和純芝麻油的品質(zhì)分析做進(jìn)一步的研究,判斷芝麻油是否摻入了別的油,進(jìn)行二分類研究,并通過TP、TN、FP、FN等評價指標(biāo)來對模型的分類能力進(jìn)行評判,得到最佳的模型為主成分分析和支持向量機(jī)相結(jié)合的模型。最后,本文通過對芝麻油中摻入比例為10%、20%、30%、40%、50%的大豆油來進(jìn)行混合制得樣品,再通過太赫茲時域光譜進(jìn)行探測,研究當(dāng)芝麻油中摻入不同比例的大豆油時,其品質(zhì)變化在太赫茲時域光譜下所展現(xiàn)的不同,并通過偏最小二乘算法構(gòu)建模型對這些差異進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)摻入大豆油的比例和吸收系數(shù)之間成一定相關(guān)性,并基于此構(gòu)建出芝麻油摻偽的偏最小二乘定量研究模型。經(jīng)過偏最小二乘模型對摻偽芝麻油進(jìn)行定量分析,結(jié)果表現(xiàn)出很好的擬合效果。
【學(xué)位授予單位】：河南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TS225.11;TP181
【圖文】：

2 太赫茲光譜技術(shù).1 太赫茲技術(shù)簡介.1.1 太赫茲輻射及其特性太赫茲(Tera Hertz,THz)波在一般情況下通常指的是電磁波譜頻率大于微波并且小紅外線的電磁波輻射。也曾經(jīng)被稱作遠(yuǎn)紅外波或者亞毫米波。它在電磁波譜上的頻率 1012Hz 左右，但通常所說的太赫茲波的頻率范圍為 0.1~10THz。盡管在很早以前人就已經(jīng)接觸到太赫茲波段，但是由于檢測方法和輻射源在技術(shù)以及原理上的難點(diǎn)，人對于這一波段的研究長期停滯不前，更加無法像微波或者紅外線那樣對其進(jìn)行利用。被人們稱為太赫茲間隙[38]。

目前太赫茲輻射的產(chǎn)生方式分為寬帶脈沖技術(shù)和窄帶連續(xù)波技術(shù)兩種，其中窄續(xù)波技術(shù)主要有非線性光學(xué)混頻、自由電子激光器、熱輻射源泉等；寬帶脈沖技術(shù)包括光電導(dǎo)天線、光整流、等離子體振蕩等技術(shù)。目前的研究中寬帶脈沖技術(shù)應(yīng)用多，主要是由于其原理相對簡單，而且也容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)。其中光電導(dǎo)天線法又是目用的最多的太赫茲輻射發(fā)射源[56]。光電導(dǎo)天線法是通過使用高速光電導(dǎo)材質(zhì)制成的輻射天線來產(chǎn)生瞬時電流Auston[43]在上個世紀(jì)九十年代提出。一般常用砷化鎵、磷化銦等晶體作為光電導(dǎo)材光電導(dǎo)天線法產(chǎn)生太赫茲輻寬帶寬、高能量的太赫茲輻射，其基本理論是光電導(dǎo)材由太赫茲輻射源產(chǎn)生的超快脈沖激光的沖擊下，光電導(dǎo)材料的能隙寬度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于激光的光子能量，這時會有數(shù)量較多的電子空穴對在光導(dǎo)電材料上產(chǎn)生，并且在外置電場的作用下，產(chǎn)生加速度，進(jìn)而形成瞬變光電流，太赫茲脈沖則會在這種作用射而出。偏置電場會給載流子帶來超快的速度，類似于一個瞬時電流源，因此產(chǎn)生外輻射的太赫茲脈沖，主要原理如圖所示[57]。

指由于差頻效應(yīng)的原因，二階非線性性質(zhì)材料會與光場發(fā)生相互作用，場，并且該電場的強(qiáng)度和光強(qiáng)成正比的關(guān)系。其原理可通過以下的方程線性過程：(0) =( )( , ,0) ( ) ( ) （光脈沖為：( ) = ( ) cos ( ) （輻射電場：∝( )(Ω,Ω + , ) (Ω + ) ( ) （方程中，P 代表電極化強(qiáng)度，( )表示二階非線性極化率， 是基頻， 傅立葉變換對。 ( )和 (Ω + )代表的是泵浦光的強(qiáng)度， 表示的是度。光整流效應(yīng)如下圖所示。

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本文編號：2796364