学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

近红外谷物品质快速检测仪的改进设计

作　者: 王辉
导　师: 张小超
学　校: 中国农业机械化科学研究院
专　业: 机械设计及理论
关键词: 近红外谷物品质 USB 多通道数据采集小波偏最小二乘法
分类号: TH83
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 184次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

为保证农产品收购中优质优价政策的贯彻实施，并引导我国农产品从“产量”型向“质量”型转化，快速准确地获取谷物内部品质是急需解决的技术问题。因此谷物品质的快速测量对于谷物品质检测具有重要意义，鉴于近红外光谱分析技术所具有的快速、成本低、非接触等优点，我们开发了基于近红外光谱分析技术的谷物内部品质快速检测仪。本文是在现有的近红外谷物检测仪的基础上，对数据采集、光学系统和CCD扫描等部分进行了模块化改进，以便于以后的系统扩展和减少各个模块之间的热源和电磁干扰。论文的主要研究内容为：1、设计了基于USB总线的高速数据采集及传输模块。其中以CY7C68013芯片为核心并结合A／D转换芯片(ADS7825)设计了USB接口电路和多通道数据采集电路。2、软件部分设计包括下位机程序、USB驱动程序和光谱数据分析处理部分。其中下位机程序即芯片固件程序和AD数据采集程序进行数据采集和传输，进行了相应光谱数据的预处理和光谱定量分析研究。其中包括光谱一阶导数、二阶导数、小波变换滤波、主成分回归(PCR)、偏最小二乘法(PLS)和遗传算法波段优选等。3、提出CCD多通道补偿式测量方法。将原来双通道单个CCD采集改成四通道两个CCD差分采集，使用这种差分补偿式技术可以减少温度和其它因素产生噪声的影响。4、对USB传输部分进行了速度测试，验证了USB传输部分可以达到仪器对传输数据的要求；使用近红外谷物品质快速检测仪对小麦进行了品质分析，通过对小麦水分和蛋白的分析，检测了近红外谷物品质快速检测仪的稳定性和准确性；使用遗传算法进行了波段优选。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-9
第一章绪论  9-19
  1.1 课题研究背景和意义  9-10
    1.1.1 近红外光谱对谷物品质分析的研究背景  9-10
    1.1.2 研制近红外谷物品质快速检测仪器的意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-15
    1.2.1 国内外近红外光谱分析技术的发展  10-14
    1.2.2 小麦近红外光谱分析的国内外研究情况  14-15
  1.3 近红外谷物品质快速检测系统的介绍  15-17
    1.3.1 系统的硬件设计  15-16
    1.3.2 系统的软件设计  16
    1.3.3 该系统的优缺点  16-17
  1.4 课题研究的目标和内容  17-19
    1.4.1 课题研究目标  17
    1.4.2 课题研究内容  17-19
第二章数据采集及传输的硬件设计  19-40
  2.1 概述  19-20
  2.2 USB介绍  20-27
    2.2.1 概述  20
    2.2.2 USB系统的结构  20-23
    2.2.3 USB传输类型  23-24
    2.2.4 USB系统的开发  24-25
    2.2.5 USB芯片的选择  25-27
  2.3 数据传输部分硬件设计  27-31
    2.3.1 概述  27
    2.3.2 USB接口的设计  27-28
    2.3.3 时钟电路设计  28
    2.3.4 电源转换电路  28-29
    2.3.5 复位电路  29
    2.3.6 串口电路  29-30
    2.3.7 USB接头电路  30-31
  2.4 数据采集部分的设计  31-38
    2.4.1 ADS7825介绍  31-34
    2.4.2 采集电路概述  34
    2.4.3 CY7C68013和ADS7825连接的电路原理图  34-35
    2.4.4 AD转换电路设计  35-36
    2.4.5 低噪声信号放大电路  36-37
    2.4.6 基准电压源电路设计  37-38
    2.4.7 电源转换电路  38
  2.5 多通道补偿式测量的设计  38-39
  2.6 本章小节  39-40
第三章软件设计  40-68
  3.1 系统软件功能分析  40
  3.2 芯片固件程序设计  40-42
    3.2.1 主程序设计  40-41
    3.2.2 任务调度函数设计  41-42
    3.2.3 AD转换程序设计  42
  3.3 USB驱动程序的设计  42-46
    3.3.1 固件下载USB设备驱动程序  42-43
    3.3.2 通用设备驱动程序(GPD)规范  43-44
    3.3.3 设备驱动程序与应用程序的接口  44-46
  3.4 INF安装文件的设计  46-47
  3.5 近红外光谱系统软件  47-50
    3.5.1 概述  47-49
    3.5.2 光谱文件管理  49
    3.5.3 光谱显示  49
    3.5.4 光谱信号处理  49
    3.5.5 光谱校正模型的建立与管理  49
    3.5.6 未知样品的预测  49-50
  3.6 光谱信号的预处理  50-58
    3.6.1 概述  50-51
    3.6.2 光谱平滑  51-53
    3.6.3 导数法  53
    3.6.4 傅立叶变换滤波  53-55
    3.6.5 小波变换滤波  55-58
  3.7 遗传算法优选波长  58-61
  3.8 光谱数据定量分析模型  61-67
    3.8.1 概述  61
    3.8.2 主成分回归  61-63
    3.8.3 偏最小二乘法  63-65
    3.8.4 人工神经网络  65-67
  3.9 本章小节  67-68
第四章试验和分析  68-81
  4.1 概述  68
  4.2 USB传输数据速度测试试验  68-69
  4.3 近红外光谱定量分析试验性能的测试  69-79
    4.3.1 定量分析的步骤  69-73
    4.3.2 小麦实验  73-79
  4.4 遗传算法最佳波长的选择  79-80
  4.5 本章小节  80-81
第五章结论与建议  81-83
  5.1 结论  81
  5.2 建议  81-83
参考文献  83-86
致谢  86-87
作者简介  87

近红外谷物品质快速检测仪的改进设计

内容摘要

全文目录

相似论文