乳制品成分含量近紅外光譜測量及分析算法優(yōu)化研究.pdf

1、蛋白質、脂肪和乳糖是人們在日常生活中所需要的營養(yǎng)成分，乳制品是能夠提供這些營養(yǎng)成分的原材料食品之一，隨著人們對生活品質的要求越來越高，所以乳制品檢測變得越來越重要。而近紅外光譜(NIR)分析能夠快速、高效、無損傷的測量乳制品中的主要成分含量，不僅適用于乳制品加工、生產過程中的在線監(jiān)測，而且適用于對原奶收購、用戶使用或者銷售現(xiàn)場等實時檢測環(huán)境。
　　由于近紅外光譜分子振動的倍頻或合頻吸收造成了光譜背景復雜、有用信息提取困難等。因此，

2、在近紅外光譜分析中，光譜數(shù)據(jù)預處理、建模、預測分析等至關重要，尤其是光譜預處理解析。主成分權重重置預處理方法是一種將直方圖規(guī)定化思想結合模糊層次分析法用于二維數(shù)據(jù)信息增強的新手段，本文研究其方法原理及其數(shù)學思想，并將其用于乳制品成分濃度的近紅外光譜預處理解析過程中，作為一種新方法，無論是從方法研究到算法設計層面，還是從編程實現(xiàn)到解析應用環(huán)節(jié)，在乳制品成分含量分析中均具有學術研究意義和推廣應用價值。
　　論文研究工作主要包括幾個方面

3、:首先，研究近紅外光譜分析基本方法，分析近紅外光譜測試機理，探討近紅外光譜測量方法。研究化學計量學方法并將其用于近紅外光譜分析中，研究近紅外光譜波長篩選方法、光譜數(shù)據(jù)預處理方法和定量校正方法等;其次，研究采用聲光可調諧濾光器(AOTF)在光譜區(qū)域1000～1700nm范圍內測量乳制品中脂肪、蛋白質和乳糖等主要成分含量的近紅外光譜分析方法。給出漫反射光譜測量系統(tǒng)的模塊設計及相關的硬件和軟件設計。再次，研究直方圖規(guī)定化思想及其數(shù)學方法，解析

4、模糊層次分析方法，將二者融合提出主成分權重重置預處理方法，并將其用于乳制品成分含量近紅外漫反射光譜預處理過程中，完成主成分權重重置預處理方法的算法設計及其MATLAB編程實現(xiàn)。最終，對近紅外光譜分析中定量校正方法進行研究。采用偏最小二乘(PLS)法建立乳制品成分含量近紅外光譜測量系統(tǒng)的線性校正模型。采用回歸系數(shù)與光譜殘差比值法進行波長篩選，對波長優(yōu)選前后的數(shù)據(jù)分別進行建模，并對預測結果進行比較分析，驗證利用主成分權重重置方法對光譜去噪及