赵林 1,*冯锦来 1,1邹泽宇 2,2,3,3郭风军 2,2,3,3[ ... ]王纪强 1,1
作者单位
摘要
1 齐鲁工业大学(山东省科学院),山东省科学院激光研究所,山东 济南 250104
2 山东省农产品贮运保鲜技术重点实验室,山东 济南 250103
3 国家农产品现代物流工程技术研究中心,山东 济南 250103
相比传统监测手段,光纤传感器具有灵敏度高、本质绝缘性高、抗电磁干扰能力强等优势,但基于光纤布拉格光栅的湿度传感器易受温度和应力影响,存在湿度测量误差大、稳定性差等问题。针对这些问题,提出了一种单光栅半涂覆温湿度传感器的制备方法。首先,在光栅的一半栅区上涂覆湿敏材料,另外一半栅区为裸光栅。然后,对裸光栅的反射光谱峰值曲线进行高斯拟合,建立环境温度与中心波长λ的函数关系。最后,分析了光栅反射光谱曲线和峰值功率围成的面积S与不同环境湿度的关系,建立面积S与环境相对湿度的函数模型,并采用温湿度发生器对传感器进行测试。实验结果表明,在10%RH~90%RH(%RH为相对湿度)范围内,该传感器具有较好的重复性,湿度监测灵敏度为2.95/%RH,响应时间为6.6 min,满足仓储等行业对温湿度的监测需求,为相关领域的温湿度监测提供了一种新的解决方案。
光栅 温湿度 光谱曲线 高斯拟合 光谱面积 
激光与光电子学进展
2022, 59(7): 0705001
作者单位
摘要
1 国家农产品现代物流工程技术研究中心, 山东 济南 250103
2 山东省农产品贮运保鲜技术重点实验室, 山东 济南 250103
针对目前库尔勒香梨品质在线分级检测系统存在价格昂贵、 结构复杂等问题, 设计了库勒尔香梨内部品质在线无损检测分级系统。 基于该系统研究了不同移动速度(0.3和0.5 m·s-1)对库尔勒香梨的可溶性固形物含量(solid soluble contents, SSC)和硬度在线预测模型的影响。 不同移动速度下, 采集样品相同部位的信息, 所采集光谱存在差异。 由于采集的光谱存在差异性, 采用SG-平滑(Savitzky-Golay smooth)、 SG卷积导数、 多元散射校正(MSC)、 标准正态能量变换(SNV)、 归一化(Normalization)等多种光谱预处理方法进行处理, 基于偏最小二乘法(partial least squares, PLS), 建立移动速度为0.3 m·s-1 (S1)和0.5 m·s-1 (S2)下库尔勒香梨的SSC和硬度模型。 结果表明: 移动速度为0.5 m·s-1下, 采用SG-DER(Savitzky-Golay Derivative)处理光谱图建立SSC模型优于0.3 m·s-1, 其预测集相关系数和预测均方根误差为0.880 2和0.391 5°Bri。 而在移动速度为0.3 m·s-1下的结果, 采用SGS(Savitzky-Golay smooth)处理光谱图建立的SSC模型优于0.5 m·s-1下的结果, 其预测集相关系数和预测均方根误差分别为0.820 2和0.470 8 N。 后建立两个速度混合模型, 采用竞争性自适应重加权算法(competitive adaptive reweighted sampling, CARS)和连续投影算法(successive projections algorithm, SPA)筛选特征变量, 后采用PLS, 建立混合速度下硬度和SSC预测模型。 从建模效果来看SPA和CARS都可以有效减少建模所用变量数、 提高库尔勒香梨在线SSC和硬度检测模型的预测能力和运算速度, 增强模型的稳健性等。 采用CARS方法, 从501个光谱中筛选出24个变量, 建立了CARS-PLS模型, 建立的SSC模型较好, 其预测集相关系数和预测均方根误差分别为0.915 0和0.371 9°Bri。 采用SPA方法, 从501个光谱中筛选出32个变量, 建立硬度模型较好, 其预测集相关系数和预测均方根误差分别为0.821 0和0.492 0 N。 混合速度建立预测品质模型比单一速度建立模型稳健一些。 研究表明: 不同移动速度对建立果品品质预测模型产生不同影响, 该研究有助于果品品质在线分选提供技术支持。
近红外光谱 库尔勒香梨 不同移动速度 在线检测 
光谱学与光谱分析
2020, 40(6): 1839

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