农业机械学报

作者：赵娟,全朋坤,张猛胜,田世杰,张海辉,任小林

单位：西北农林科技大学,西北农林科技大学,西北农林科技大学,西北农林科技大学,西北农林科技大学,西北农林科技大学,

关键词：苹果;多品质参数;无损检测装置;特征波长;窄带LED光源

基金：陕西省重点研发计划项目（2017ZDXM-NY-017）、国家自然科学基金项目（31701664）和中国博士后科学基金项目（2017M623254）

为了实现对优质果品的快速无损筛选，设计了便携式苹果多品质一体化无损检测装置。利用可见/近红外光谱检测平台，获取苹果样本的漫反射光谱信息，采用随机蛙跳算法提取了可溶性固形物含量、可滴定酸含量和果肉硬度的特征波长，优选出3个参数的10个共享特征波长。在此基础上，采用特征窄带LED光源与光电二极管相结合的检测方式，设计了漫反射检测光路、窄带LED环形光源、检测探头及控制电路等硬件系统。选取144个苹果样本，通过检测装置获取漫反射特征电压强度，由传感器感光系数计算出对应的光强，建立了苹果可溶性固形物含量、可滴定酸含量和果肉硬度的多元线性回归模型，预测集相关系数分别为0.8129、0.8073和0.7736，均方根误差为0.6036°Brix、0.0636%和1.7325N。基于QT和Python3开发工具，采用Python语言开发了装置的实时控制与分析软件，植入苹果多品质参数预测模型，实现了多品质参数的同时检测与分析。为测试该装置的检测精度和稳定性，另选取46个样本，每个样本重复检测8次，预测苹果可溶性固形物含量、可滴定酸含量和果肉硬度的相关系数分别为0.8096、0.7962和0.7589，均方根误差0.6973°Brix、0.0703%和1.8323N，装置重复采样最大变异系数分别为0.0106、0.0116和0.0062。结果表明：基于多特征窄带LED光源研发的低成本、便携式无损检测装置可实现对苹果多品质参数的实时无损检测，可满足农户田间生产及电商销售优质果筛选要求。

来源：2019年第4期

《农业机械学报》期刊编辑部

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