一種檢測(cè)谷物新陳度的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于食品檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種檢測(cè)谷物新陳度的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)的儲(chǔ)糧主要為小麥、稻谷和玉米等谷物，由于這些谷物都有固定標(biāo)準(zhǔn)的儲(chǔ)存 時(shí)間，在超出儲(chǔ)存時(shí)間后，谷物的品質(zhì)、口感均是陳述變化。其中，特別是稻谷，由于儲(chǔ)存期 只有一年，很容易超出標(biāo)準(zhǔn)超出時(shí)間。因此，有必要及時(shí)準(zhǔn)確地了解儲(chǔ)藏谷物品質(zhì)變化，及 時(shí)對(duì)品質(zhì)發(fā)生變化或即將發(fā)生變化的儲(chǔ)藏稻谷進(jìn)行處理。
[0003] 對(duì)谷物品質(zhì)的鑒別，采用生化檢測(cè)方法進(jìn)行鑒別并不準(zhǔn)確，這主要生化檢測(cè)方法 鑒別是的谷物的成分，而谷物的成分與谷物品質(zhì)兩者差別較多，品質(zhì)改變不代表成分上的 變化。因此，生化檢測(cè)方法不能滿足谷物品質(zhì)的精準(zhǔn)檢測(cè)需要。
[0004] 另外，近紅外光譜法是一種物理檢測(cè)方法，已應(yīng)用較多，技術(shù)成熟，但近紅外用于 陳化檢測(cè)存在以下問(wèn)題：（1)穿透性不強(qiáng)，智能表面檢測(cè)；（2)檢測(cè)頻率較高，反映的是分子 內(nèi)的震動(dòng)模式和物化信息，谷物陳化時(shí)組分（分子）并沒(méi)有明顯變化，因此這種方法原理上 的可行度不高。
[0005]目前，對(duì)谷物品質(zhì)的變化仍然多采用人工判斷的方法，判斷結(jié)果受主觀因素和經(jīng) 驗(yàn)影響大，因而與實(shí)際情況偏差較大。
[0006] 由于受現(xiàn)有鑒別技術(shù)的限制，不法商販很容易選擇容易超出一年儲(chǔ)藏期限的稻谷 (大米）通過(guò)拋光技術(shù)后，往往能作為新米在市場(chǎng)上銷售，以次充好，從中牟取暴利。
[0007] 因此，研發(fā)適合谷物，尤其是稻谷品質(zhì)檢測(cè)的新技術(shù)、新方法，準(zhǔn)確檢測(cè)出大米新 陳度，對(duì)于規(guī)范市場(chǎng)秩序，打擊不法商販以次充好，維護(hù)糧食安全和群眾身體健康具有重要 意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種檢測(cè)谷物新陳度的方法及裝置，旨在解決現(xiàn)有谷物， 尤其是稻米檢測(cè)技術(shù)精度不夠，導(dǎo)致谷物質(zhì)量監(jiān)控出現(xiàn)漏洞的問(wèn)題。
[0009] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種檢測(cè)谷物新陳度的方法，包括以下步驟：
[0010] S1、對(duì)采集到的各品種標(biāo)準(zhǔn)品谷物的性狀信息以及所述標(biāo)準(zhǔn)品谷物壓片后的太赫 茲透射光譜，將所述性狀信息、太赫茲透射光譜進(jìn)行存儲(chǔ)并建立標(biāo)準(zhǔn)光譜庫(kù)；
[0011] S2、采集到的待測(cè)樣品谷物壓片的太赫茲透射時(shí)域光譜，對(duì)所述時(shí)域光譜進(jìn)行傅 里葉變換為太赫茲頻域光譜圖，并計(jì)算得到相應(yīng)的折射率譜和吸收系數(shù)譜；
[0012] S3、將計(jì)算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)光譜庫(kù)的每一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集進(jìn)行均方誤差和相關(guān)系數(shù)的計(jì) 算，取均方誤差最小和相關(guān)系數(shù)最大的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集對(duì)應(yīng)的性狀信息做為待測(cè)樣品谷物的太 赫茲光譜檢測(cè)結(jié)論。
[0013] 優(yōu)選地，在步驟S1中，所述性狀信息包括儲(chǔ)期和水分大小。
[0014] 優(yōu)選地，在步驟S1中，所述標(biāo)準(zhǔn)光譜庫(kù)中，從各品種標(biāo)準(zhǔn)品谷物所采集到的儲(chǔ)期 和水分?jǐn)?shù)據(jù)所相應(yīng)建立的水分梯度和儲(chǔ)期梯度要盡量小并保持平穩(wěn)。
[0015]優(yōu)選地，在步驟S3中，所述均方誤差的計(jì)算包括以下步驟：
[0016] (11)將標(biāo)準(zhǔn)品的數(shù)據(jù)作為真實(shí)數(shù)據(jù)，將樣品的數(shù)據(jù)作為測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)均方誤差 反映測(cè)量數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)的整體偏離程度；
[0017] (12)在0. 2~1. 2T頻率范圍內(nèi)，對(duì)樣品和數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一標(biāo)準(zhǔn)品按相同頻率間隔 取100個(gè)數(shù)據(jù)，頻率間隔為〇. 01T;
[0018] (13)對(duì)時(shí)域光譜、折射率譜和吸收系數(shù)譜，分別計(jì)算相同頻率點(diǎn)上樣品值與標(biāo)準(zhǔn) 值差的平方，將所有差的平方相加，除以計(jì)算的頻點(diǎn)數(shù)，分別得到三種譜的均方誤差，將三 種譜的均方誤差相加，得到總的均方誤差；
[0019] (14)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中每一標(biāo)準(zhǔn)品，執(zhí)行步驟（13)的計(jì)算，得到樣品對(duì)每一標(biāo)準(zhǔn)品的總 的均方誤差；
[0020] (15)選取均方誤差最小者作為結(jié)果輸出。
[0021] 優(yōu)選地，在步驟S3中，所述相關(guān)系數(shù)的計(jì)算包括以下步驟：
[0022] (21)在0. 2T~1. 2T頻率范圍內(nèi)，對(duì)樣品和數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一標(biāo)準(zhǔn)品按相同頻率間 隔取100個(gè)數(shù)據(jù)，頻率間隔為0. 01T ;
[0023] (22)對(duì)時(shí)域光譜、折射率譜和吸收系數(shù)譜，分別按下述公式計(jì)算樣品和標(biāo)準(zhǔn)品的 相關(guān)系數(shù)：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種檢測(cè)谷物新陳度的方法，其特征在于，包括w下步驟： 51、 對(duì)采集到的各品種標(biāo)準(zhǔn)品谷物的性狀信息W及所述標(biāo)準(zhǔn)品谷物壓片后的太赫茲透 射光譜，將所述性狀信息、太赫茲透射光譜進(jìn)行存儲(chǔ)并建立標(biāo)準(zhǔn)光譜庫(kù)； 52、 采集到的待測(cè)樣品谷物壓片的太赫茲透射時(shí)域光譜，對(duì)所述時(shí)域光譜進(jìn)行傅里葉 變換為太赫茲頻域光譜圖，并計(jì)算得到相應(yīng)的折射率譜和吸收系數(shù)譜； 53、 將計(jì)算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)光譜庫(kù)的每一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集進(jìn)行均方誤差和相關(guān)系數(shù)的計(jì)算，取 均方誤差最小和相關(guān)系數(shù)最大的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集對(duì)應(yīng)的性狀信息做為待測(cè)樣品谷物的太赫茲 光譜檢測(cè)結(jié)論。
2. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)谷物新陳度的方法，其特征在于，在步驟S1中，所述性狀信 息包括儲(chǔ)期和水分大小。
3. 如權(quán)利要求2所述的檢測(cè)谷物新陳度的方法，其特征在于，在步驟S1中，所述標(biāo)準(zhǔn)光 譜庫(kù)中，從各品種標(biāo)準(zhǔn)品谷物所采集到的儲(chǔ)期和水分?jǐn)?shù)據(jù)所相應(yīng)建立的水分梯度和儲(chǔ)期梯 度要盡量小并保持平穩(wěn)。
4. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)谷物新陳度的方法，其特征在于，在步驟S3中，所述均方誤 差的計(jì)算包括W下步驟： (11) 將標(biāo)準(zhǔn)品的數(shù)據(jù)作為真實(shí)數(shù)據(jù)，將樣品的數(shù)據(jù)作為測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)均方誤差反映 測(cè)量數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)的整體偏離程度； (12) 在0.2~1.2T頻率范圍內(nèi)，對(duì)樣品和數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一標(biāo)準(zhǔn)品按相同頻率間隔取 100個(gè)數(shù)據(jù)，頻率間隔為0. 01T; (13) 對(duì)時(shí)域光譜、折射率譜和吸收系數(shù)譜，分別計(jì)算相同頻率點(diǎn)上樣品值與標(biāo)準(zhǔn)值差 的平方，將所有差的平方相加，除W計(jì)算的頻點(diǎn)數(shù)，分別得到=種譜的均方誤差，將=種譜 的均方誤差相加，得到總的均方誤差； (14) 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中每一標(biāo)準(zhǔn)品，執(zhí)行步驟（13)的計(jì)算，得到樣品對(duì)每一標(biāo)準(zhǔn)品的總的均 方誤差； (15) 選取均方誤差最小者作為結(jié)果輸出。
5. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)谷物新陳度的方法，其特征在于，在步驟S3中，所述相關(guān)系 數(shù)的計(jì)算包括W下步驟： (21) 在0. 2T~1. 2T頻率范圍內(nèi)，對(duì)樣品和數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一標(biāo)準(zhǔn)品按相同頻率間隔取 100個(gè)數(shù)據(jù)，頻率間隔為0. 01T; (22) 對(duì)時(shí)域光譜、折射率譜和吸收系數(shù)譜，分別按下述公式計(jì)算樣品和標(biāo)準(zhǔn)品的相關(guān) 系數(shù)：
其中，n= 100,為樣本數(shù)； Xi為不同頻率點(diǎn)樣品數(shù)據(jù)值，i為樣品數(shù)據(jù)值平均值； Yi為不同頻率點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)品數(shù)據(jù)值為標(biāo)準(zhǔn)品數(shù)據(jù)值平均值； 將S種譜的相關(guān)系數(shù)相加，得到總的相關(guān)系數(shù)； (23) 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中每一標(biāo)準(zhǔn)品，執(zhí)行步驟（22)的計(jì)算，得到樣品對(duì)每一標(biāo)準(zhǔn)品的總的相 關(guān)系數(shù)； (24) 選取相關(guān)系數(shù)最大者作為結(jié)果輸出。
6. -種檢測(cè)谷物新陳度的裝置，其特征在于，所述裝置包括： 建庫(kù)模塊，用于對(duì)采集到的各品種標(biāo)準(zhǔn)品谷物的性狀信息W及所述標(biāo)準(zhǔn)品谷物壓片后 的太赫茲透射光譜，將所述性狀信息、太赫茲透射光譜進(jìn)行存儲(chǔ)并建立標(biāo)準(zhǔn)光譜庫(kù)； 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，用于采集到的待測(cè)樣品谷物壓片的太赫茲透射時(shí)域光譜，對(duì)所述時(shí)域 光譜進(jìn)行傅里葉變換為太赫茲光譜圖，并計(jì)算得到相應(yīng)的折射率譜和吸收系數(shù)譜； 檢測(cè)模塊，用于將計(jì)算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)光譜庫(kù)的每一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集進(jìn)行均方誤差和相關(guān)系數(shù) 的計(jì)算，取均方誤差最小和相關(guān)系數(shù)最大的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集對(duì)應(yīng)的性狀信息做為待測(cè)樣品谷物 的太赫茲光譜檢測(cè)結(jié)論。
7. 如權(quán)利要求6所述的檢測(cè)谷物新陳度的裝置，其特征在于，所述性狀信息包括儲(chǔ)期 和水分大小。
8. 如權(quán)利要求7所述的檢測(cè)谷物新陳度的裝置，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)光譜庫(kù)中，從各 品種標(biāo)準(zhǔn)品谷物所采集到的儲(chǔ)期和水分?jǐn)?shù)據(jù)所相應(yīng)建立的水分梯度和儲(chǔ)期梯度要盡量小 并保持平穩(wěn)。
9. 如權(quán)利要求6所述的檢測(cè)谷物新陳度的裝置，其特征在于，所述均方誤差的計(jì)算包 括W下步驟： (11) 將標(biāo)準(zhǔn)品的數(shù)據(jù)作為真實(shí)數(shù)據(jù)，將樣品的數(shù)據(jù)作為測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)均方誤差反映 測(cè)量數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)的整體偏離程度； (12) 在0.2~1.2T頻率范圍內(nèi)，對(duì)樣品和數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一標(biāo)準(zhǔn)品按相同頻率間隔取 100個(gè)數(shù)據(jù)，頻率間隔為0. 01T; (13) 對(duì)時(shí)域光譜、折射率譜和吸收系數(shù)譜，分別計(jì)算相同頻率點(diǎn)上樣品值與標(biāo)準(zhǔn)值差 的平方，將所有差的平方相加，除W計(jì)算的頻點(diǎn)數(shù)，分別得到=種譜的均方誤差，將=種譜 的均方誤差相加，得到總的均方誤差； (14) 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中每一標(biāo)準(zhǔn)品，執(zhí)行步驟（13)的計(jì)算，得到樣品對(duì)每一標(biāo)準(zhǔn)品的總的均 方誤差； (15) 選取均方誤差最小者作為結(jié)果輸出。
10. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)谷物新陳度的方法，其特征在于，所述相關(guān)系數(shù)的計(jì)算包 括W下步驟： (21) 在0. 2T~1. 2T頻率范圍內(nèi)，對(duì)樣品和數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一標(biāo)準(zhǔn)品按相同頻率間隔取 100個(gè)數(shù)據(jù)，頻率間隔為0. 01T; (22) 對(duì)時(shí)域光譜、折射率譜和吸收系數(shù)譜，分別按下述公式計(jì)算樣品和標(biāo)準(zhǔn)品的相關(guān) 系數(shù)：
其中，n= 100,為樣本數(shù)； Xi為不同頻率點(diǎn)樣品數(shù)據(jù)值，i為樣品數(shù)據(jù)值平均值； Yi為不同頻率點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)品數(shù)據(jù)值為標(biāo)準(zhǔn)品數(shù)據(jù)值平均值； 將S種譜的相關(guān)系數(shù)相加，得到總的相關(guān)系數(shù)； (23) 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中每一標(biāo)準(zhǔn)品，執(zhí)行步驟（22)的計(jì)算，得到樣品對(duì)每一標(biāo)準(zhǔn)品的總的相 關(guān)系數(shù)； (24) 選取相關(guān)系數(shù)最大者作為結(jié)果輸出。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種檢測(cè)谷物新陳度的方法及裝置，本發(fā)明方法通過(guò)對(duì)采集到的各品種標(biāo)準(zhǔn)品谷物的性狀信息以及標(biāo)準(zhǔn)品谷物壓片后的太赫茲透射光譜進(jìn)行存儲(chǔ)并建立標(biāo)準(zhǔn)光譜庫(kù)；采集到的待測(cè)樣品谷物壓片的太赫茲光譜時(shí)域光譜，對(duì)所述時(shí)域光譜進(jìn)行傅里葉變換為太赫茲光譜圖，并計(jì)算得到相應(yīng)的折射率譜和吸收系數(shù)譜；將計(jì)算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)光譜庫(kù)的每一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集進(jìn)行均方誤差和相關(guān)系數(shù)的計(jì)算，取均方誤差最小和相關(guān)系數(shù)最大的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集對(duì)應(yīng)的性狀信息做為待測(cè)樣品谷物的太赫茲光譜檢測(cè)結(jié)論。本發(fā)明裝置與該方法對(duì)應(yīng)。由于太赫茲非常安全，其光子輻射能量極小，不會(huì)對(duì)人體造成傷害，本發(fā)明適用于糧食品質(zhì)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，檢測(cè)準(zhǔn)確性高，效果良好。
【IPC分類】G01N21-3586
【公開(kāi)號(hào)】CN104849233
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510242210
【發(fā)明人】廉飛宇, 葛宏義, 李衛(wèi)東, 蔣玉英, 付麥霞, 琚新剛, 趙中原
【申請(qǐng)人】河南工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年5月13日