标题近红外无损检测水果内部品质光特性

基于水果光特性的无损检测和分级技术正越来越广泛地应用于水果的产后加工和质量评判中,近红外无损检测水果内部品质光特性。本文介绍了水果内部品质光学特性检测原理及检测系统组成，分析了规则反射、透射和漫反射3种光特性测量方法在水果内部品质检测中的优缺点，并阐述了水果的糖度、酸度、硬度等内部品质光特性无损检测的国内外最新研究进展和应用前景。
 
　　对农产品进行光学特性的无损检测和分级是近三十五年发展形成的新技术，是光、机、电、气一体化的结晶，水果是重要的农产品，消费者在选购水果时极为看重其内部品质如口感、糖度和酸度，因此研究基于水果光学特性的内部品质无损检测与分级技术并将研究成果应用到水果产后处理生产线上具有广阔的市场应用前景。本文研究并分析了水果的光特性检测
原理和方法。
 
　　1.水果的光特性检测原理

　　由于水果的内部成分和外部特性不同，在不同波长光线照射下会有不同的吸收或反射特性，也就是说，水果的分光反射率或吸收率在某一特定波长内会比其它部分大，根据这一特性结合光学检测装置能实现水果品质的无损检测。

　　考虑到水果品种的多样性和形状的特殊性，用于水果内部品质光特性检测的系统主要由光源系统，入射出射光纤组件，光电检测转换器和信号放大转换系统!显示输出等硬件系统和用于光谱采集和数据处理的软件系统组成。

　　用于水果光特性检测的光纤探头类型主要有荧光探头、反射探头和透射（吸收）探头3种，如果探头材料不同!其传输的光波范围也不同，一般水果要求的光纤传输波长在可见光到近红外光区域（400-2500）即可符合检测要求。

　　 对于水果来说一般常选用的光纤数值孔径在0.2到0.35之间，接受光的的角度范围在25到31度较为适宜。

　　2 水果光学测量方法对比分析

　　光学检测技术在水果和蔬菜外观如表面缺陷，色泽和内部成分如可溶性固形物、糖份、坚实度、酸度、干物质含量等方面具有快速、无损的优点。目前用于水果内部品质的光学检测主要有3种方法：规则反射光法、漫反射光法和透射光法。反射光谱法检测是指将检测器和光源置于样品的同一侧，检测器所检测的是样品以各种方式反射回来的光。物体对光的反射又分为规则反射（镜面反射）与漫反射。规则反射指光在物体表面按入射角等于反射角的反射定律发生的反射!所采用的光纤布置位置如图2其优点是光谱信息最易实现且反射率较高，能够用于水果生产检测分级线上；缺点是测量用的校正模型易受水果表面特性影响而变化，依水果类型不同需要调整。

　　漫反射是光投射到物体后，在物体表面或内部发生方向不确定的反射。应用漫反射光进行的分析称为漫反射光谱法，是一种介于反射与透射之间的测量方式（如图）其特点是由于接受的光谱信息全部反映水果内部组织的特性，因此大多数国内外研究者均采用这种方式进行基础研究。但由于在测量过程中需要将光源与探测器隔离!所以在高速的水果生产分级线上较难实现。

　　透射光谱是指将待测样品置于光源与检测器之间，检测器所检测的光是透射光或与样品分子相互作用后的光（承载了样品结构与组成信息，如图）其特点是不受水果表面特性的影响，接受的光谱信息反映了水果内部组织的信息。但光透射水果的数量少，且需要较高能量的光源，较难适应水果生产分级线的需要。

　　从以上3种测量技术来看，3种测量各有自己的特点和适用性。通过分析研究国内外学者的研究成果，发现水果品质分析最常用的是漫反射光谱技术，原因主要归纳如下：1.规则反射光谱的信息中包括有光源没经过水果内部组织的直射光成分。2.透射光谱透射的光强度较小，获取水果内部组织信息少，且要求光源的照射强度高。