用于現場苜蓿水分測量的近紅外光譜系統的設計和性能評估

用以活動現場苜蓿水分侵入側量的近紅外光譜分析方案的方案和性評估報告

一， 解紹

近近期來，人類在農類產品高中工具優點評判技能的深入分析和開發技術方位畫出了巨型勤奮努力。 這類，大田大田作物的水分占比占比 (MC) 是確定正確的存貯歷程的重點高中工具性能，應在感悟和存貯歷程中參與檢測。在確定不為宜的經濟條件下存貯農大田大田作物或許會導致令人恐怖的局面，分為大火。之所以，有重要在存貯前和存貯時預估溫室內濕度的水平。 外部（即存貯）和gif動態（即感悟）經濟條件下的溫室內濕度預估很明顯誰的存在確定不同的層面的麻煩。

在儲放其間，油分檢測能依據抽樣并便用油分介紹儀開展介紹來開展，還便用含水率各種檢測儀開展不太正確的介紹。 由必定實行檢測的操作方法步驟的條件，收獲英文其間的油分檢測要吃力得多。一開始，提取短信的周期是有局限的，然而衡量于翻地機。前者，更多有不干擾的數據，假如機誡產生振動、電子商務和光學反應不干擾包括似的的灰層或污跡，都是為嚴重不干擾檢測。于此，關鍵在于不危害和/或減慢翻地機的操作方法步驟的，油分檢測應在農受農作物捆足球運動時開展，非碰觸式檢測方法步驟將是可以采取的。

（高清圖片原于網格）

到目前已經已經，有三種水平也可以做到非接受式含水率測量：紅外光衰減和近紅外光譜儀 (NIRS)。di某種水平給出了比第一種水平很大的常規檢查強度來常規檢查圖紙的或許性，可它對電磁爐區域環境和鐵磁結構設計的都存在很的敏感。源于摩德納·雷焦·艾米利亞本科大學的Luigi Rovati和Giovanni Gibertoni在2030年說出半個篇文中分析測試報告了NIRS具體方法做出所需的補充含量預估的能行性。詩人規劃制作半個種多功能輕便式半定時近紅外光譜圖圖模式，該模式可以使用于收獲機。但會對預估模式的性能參數做出了分析測試報告，之中介紹書了較準、反射面遲鈍度、打火及其反復性測試。苜蓿草中的所需的補充含量可以進行借助水在近紅外光譜圖圖區城的溶解峰來分析測試報告，但會規劃制作并控制了田間地頭飼料作物所需的補充含量預估伴演。

二，體系詳情

右下角黃色領域為電子器件光學薄膜零配件的護殼，右下白色領域為電子器件零配件的護殼。其中涉及鹵素燈泡是燈光源，INSION近紅外光譜儀儀，電子器件光學薄膜快門，藍瑪瑙漫反射面工具欄和調節單支機，散熱器排風扇等

圖1.近紅外光譜圖測試系統的分為和結構的

1. 系統性框圖

   
   

所開發的測量系統的框圖功能圖如圖 2 所示。藍寶石光學窗口放置在非常靠近采集加工線上的待測樣品 (SUT) 表面的位置，可永 jiu保護光學元件免受灰塵和外部環境污染。 此外，可打開和關閉的翻板機構允許控制三個不同的測量階段（暗背景測量，參考光譜測量和樣品光譜測量）。微控制器單元用于收集和預處理光譜數據，zui終將這些數據發送到 PC，在 PC 上，LabVIEW GUI 可以監視和控制采集過程。

圖2. 所設計規劃的自動測量系統性的框圖效果圖

1.1 燈源照明工作部件

該系統性采用了 20 W 鹵化燈 DECOSTAR 51 ALU（OSRAM）。 該設施也可以 保障成本更低價外，還還具有十分長的差不多使用年限，即4000每小時。 取舍鹵化燈和光學薄膜頁面期間的范圍，以 保障樣板外觀上的zui大輻采光系數和十分的照射均勻分布度。

1.2 光譜分析儀這部分

方便試探漫反射強度光譜分析儀儀定量分析圖儀儀，該器材適用芬蘭INSION企業的小型空氣開關近紅外光譜分析儀儀定量分析圖儀儀儀 NIR1.7，其檢測的條件為 900 nm~ 1700 nm，清晰度區分率有 8 nm（光學元件區分率16nm）。 該光譜分析儀儀定量分析圖儀儀儀鑒于InGaAs陣列試探器（128像元）和預智能家居控制讀出自動化電子為了滿足電子時代發展的需求，元元件，在表面粗糙度、快速度和信噪比 (SNR) 部分提供了高能。 光譜分析儀儀定量分析圖儀儀儀的大部分數據都要以由業主設為和SEO，以考慮的不同廣泛應用的到底請求。NIR1.7 OEM板塊具有鑒于16位區分率的齒條參數切換器的讀出自動化電子為了滿足電子時代發展的需求，元元件 (BIM-NIRP)。 光譜分析儀儀定量分析圖儀儀定量分析借助空腔波導構思來進行，無任何人手機移動組件，出廠之后就不需要再進行校正。 長為 3 如下，光借助金屬解耦到光譜分析儀儀定量分析圖儀儀儀，甚至光譜分析儀儀定量分析圖儀儀儀進口狹縫。

圖3. Insion近紅外光譜儀圖儀 NIR1.7 S OEM光譜儀圖儀摸塊

三，體系效能

設備制造達到后，各的效應傳感器的的效應和效應對整體設備對其做了查證。，，對該設備對其做了認真仔細地采取校正，并在一下因素對其做了表現:(i)暖機，(ii)直線，(iii)可按順序性。采用將測量的漫射線率與經資格認證的漫射線率標淮任務對其做較來運行采取校正和表現方式。在暖機過后，設備測是的均值漫射線率下滑，矩陣合同呈股價指數衰減（R2 = 0.9876）。 分析到的均值漫射線率降低約為 1.4%，衰減常數為 13.6 S。瞬態結尾時，測量數據數據誤差為 0.6%。以測量值相針對于可以參考值的均方根數據誤差率核算的積分直線數據數據誤差為 0.93%。按順序性查證詳細圖：

圖4, 抄襲性檢查在 13 小的時候的周期內開展。 * 顏色標示代表人 S050 反射面性率檢測的。 橙紅色點劃線是的平均反射面性率值，淺綠色健康區各自于整個的java集合的規則差區分的區。

校正結論提示人均指標值 49.76%，樣板標準化測量誤差為 0.71%。

四，當場最終

對采樣的數據展示做好預處置后，來確定了待測樣機管理含水率探討分折的光譜儀帶 BOI。 憑借探討可以參考變數（即待測樣機管理含水率和密度計算 ρ）與探討分折變數（即 LASUT(λ) 的一階導數）之中的比率來進行有關光波可見光波長。圖5展示了贏得的含水率和ρ比率有關性看作電磁干擾光波可見光波長的函數值。

圖5，選取字段(即待測備樣所需的油分和ρ)與預測字段(即LASUT(λ)的一階導數)內的關于系標準值。虛線與測備樣所需的油分關于，藍綠色虛線與待測備樣ρ關于。淺橙色領域表述了吸引愛好的光譜圖帶(BOI)，在這當中LASUT的一階導數(λ)與SUT MC的關于系性zui大，與待測備樣ρ的關于系性zui小。

圖 6 體現 了從效準中可以贏得的 PLS 只為回應局部全局變量作為一個濕氣參考價值值的方程，而從核驗資料文件集可以贏得的最終就像文中 10 圖示。只為詳盡來講，每隔圖都體現 了 PLS 只為回應局部全局變量，即濕氣的常用對數放大(ln(MC(%)) (a)，及及線型標度中濕氣的某些值 (b)。表 1 情況匯報了聯合開發的 PLS 3d模型的統計表格資料文件，而圖 8 體現 了濕氣的均方根比粗差估算 Er (MC)%。

我以為當我們對極少量范例做出了進行分析，但后果另人鼓勵，得出結論該器材怎樣就能以 7.1% 的均相比隨機測量誤差可能飼料作物的含水分。設計規劃的PLS模特再生利用了 NIRS 消化吸收光譜儀的常用對數更換，該相比隨機測量誤差在線性擬合位置內恢復等同于平穩。

圖6，標定 ;PLS 卡死因素作為一個決定性值的涵數 (a)。標定統計資料集的預計水份水平與決定性水份水平 (b)

圖7，符合值指數函數的 PLS 反應局部變量的印證 (a)。印證數據文件集的預測肌膚水份水分含量的與符合肌膚水份水分含量的 (b)。

圖8，土壤含水量計算出來的均方根相對而言隨機誤差。 (a) 為效準統計資料集得到的可是，(b) 為證實統計資料集得到的可是。 灰色虛點線是累計檢測的標準差值：(a) 中的 C_MEAN_ERR 和 V_MEAN_ERR。

表1 PLS模型的統計結果。C-RMSE和C-R2是指校準數據集的均方根誤差和R平方值； V-RMSE 和 V-R2請參閱驗證數據集的等效項。 C_MEAN_ERR 和 V_MEAN_ERR 分別是校準和驗證數據集的平均相對誤差。

五，結果

使用在田里植物水量校正的 NIRS 校正系統的都聯合開發到，并對清新體會的苜蓿印刷品通過了初始試驗。該系統的的開發和確保極其需謹慎，有必要并能在植物體會周期在田里運營。

中國未來的工作周期應涵蓋將實驗儀器單獨組裝流水線在收摘機里。這將使我門可以單獨對農果樹捆來水在測量。

六，采用

Insion光譜分析儀其所you秀的抗振性和穩定可靠性等特征，就已經 在多樣草業機誡含有應該用，對比先進典型的是青貯采收機和預混料裝卸挖掘機等，固然能有效率的的檢側工具農牛飼料糧食作物，農車輛，預混料的水分侵入數據問題，還能發送到的檢側工具纖維材料，玉米淀粉，粗核蛋白等含鐵給到機誡選擇題師傅，機誡選擇題師傅會跟據時實的檢側工具的數據問題分析采收機，裝卸農車輛/農牛飼料糧食作物的口感數據問題，改變精致化化，智力化的控管。

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