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第３ 卷 ， １ ２ 第 期 ２０１２ 年 １月 光 Ｓ ｅ ｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃｒｌＡｎ ｌｓｓ ｐ ｃｒ ｓｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔａ ａｙ ｉ 譜 學 與 光 譜 分 析 Ｖ １ ３ ， ． ，ｐ ８ —８ ｏ ． ２ Ｎｏ １ ｐ ２ ３ ２ ６ Ｊ ｎ ａｙ，２ １ ａｕ ｒ ０２ 用 于水 果 品質 檢 測 的小 型成 像 光譜 儀 劉玉娟。 ，唐 玉國水果檢測儀，崔繼承。 ，巴音賀希格 １ ．中國科學院長春光學精密機械 與物理研究所 ，吉林 長春 ２ ．中國科學院 研 究生院，北京 １ ０ ４ ００９ １ ０ ３ ３０３ 摘 要 利用成像光譜可 同時獲得水果的成像信息 和光譜信 息水果檢測儀，實現(xiàn)水果 外部 和內部品質 的高精度 、無損 傷 、無污染的大面積瞬態(tài)檢測 。為了獲得水果的成 像光譜 ， 設計 了一種 以 自主研發(fā)的 凸面光柵作為核心元件 的小型成像光譜儀 ， 它具有成像質量好 、 體積 小 、 重量輕等 優(yōu)點 ， 光譜分 辨率在 ５８ ｉ波 長處達 ２１ ｉ， ７ ｎ ｎ ． ｎ ｎ 光譜譜線彎 曲和色畸變均小于 ０ ６ ． ％。

對該小 型成像光 譜儀進 行 了檢 測和蘋 果成 像光譜 測量實 驗 ， 果表 結 明： 該成像光譜儀滿足設計要求且可 以快速 的獲得蘋果 的高精度成像光譜 ， 而進行水果 的品質檢測 。 從 關鍵詞 成像光譜儀 ； 水果 品質 ； 無損檢測 ； 凸面光柵 文 獻標 識碼 ：Ａ Ｄ ：１． ９ ４ ｊｉ ｎ １ ０～５ ３ ２ １ ）１０ ８—４ ＯＩ ０ ３ ６／． ｓ ．０ ００ ９ （０ ２ ０ —２３０ ｓ 中圖 分 類 號 ： ＴＨ７ ４ ４ 結果， 具有 高精 度、無損 傷、無 污染等優(yōu) 點 ，國內外開展 了 引 言 我國是世界水果生產(chǎn)大 國，但水果 出 口僅 占總產(chǎn)量 ２ 左右， 遠遠低于 ９ ～ １ 的世界 平均水 平＿ ，主要 限制 因 Ｏ １ ］ 相關研究并取得 了一定 的研究 成果＿６。基 于成像 光譜技 術 ｌ＿ ３ ＿ 的成像光譜儀是 獲得成像光譜 的重要儀器 。 成像光譜儀 由前 置成像 光學 系統(tǒng) 和光譜儀 系統(tǒng)組成 ， 譜儀系統(tǒng)是成像光 譜 光 儀 的關鍵部分 ，常見 的分光 模式 有色 散棱鏡 、干涉濾 光片 、 平 面閃耀光柵等 ¨ 。

凸面光柵成像光譜儀則 是采用 凸面光柵 ７ ］ 為分光元件 的 Ｏ ｆｅ 同心分光系統(tǒng) ， 系統(tǒng)無 象散 、 ｆ ｒ ｎ 該 譜線 彎 曲小、色畸變小 、 結構簡單 ， 易于實現(xiàn)小型化 ＿ 。近年來 ， ８ ］ 隨 素是水 果分級水 平。水果 的品質是水 果分級 的主要依 據(jù) ， 無 損檢測是水果品質檢測技術 的發(fā)展趨勢 。水果 品質無損檢測 是應用一 定的檢測手 段和分析方法對水 果的品質進行無損傷 測量， 依據(jù)測量 結果 和評 價標 準對 水果 品質做 出評 價 的過 程 。目前水果 品質 的無 損 檢測 一般 是 利 用水 果 的 電學 、聲 著光柵制造技術 的發(fā)展 ，凸面光柵成像光譜 儀逐漸從理論研 究走 向實際應用 ｌ 。凸面光柵成 像光譜 儀 的成像質 量好 、 ９ 易 于實現(xiàn)小 型化 特性 使其 尤其 適合 小型 的成像 光譜 測量應 用。 學、光學特性等技術對水 果品質進 行檢測 。近年 來 ，大量 的 研 究利 用可 見／ 紅外 波譜信 息進 行水 果蔬 菜 的 內部 品質 、 近 缺 陷和農(nóng)藥含量 等的瞬態(tài)無損傷檢測 。但在利用測譜 學探測 材料 的內部 品質過程 中 ， 測量的是物體小視場 內的反射或透 本文 以自主研發(fā) 的凸面光柵作為核心元 件設計 了一種用 于獲取水果成像光譜 的小型凸面光柵成像光譜儀 ，并利用 凸 射可見近紅外光譜 ， 其探測面非常小甚 至僅 為一點 。

成像光 面光柵成像光譜儀進行 了富士蘋果的成像光譜測量 實驗 ， 克 服 了傳統(tǒng)近紅外光譜檢測探測面積小 ， 以實現(xiàn) 大面積瞬態(tài) 難 檢測的缺點 ，這對水果 品質無損檢測具有重要意義 譜或高光譜成像是利用物體全部表面信息對其 內部品質進行 評估煤氣檢測儀，具有高 精度 預 測微 小 細節(jié) 的 優(yōu)點 ＿ ，優(yōu) 于測 譜學 分 ２ ］ 析 ，近年來 受到食品研究 者的關 注 。 成像光譜技 術作 為一種 起源 于遙感 領 域 的新型 分析 技 術 ， 獲得探測 目標 的空 問成像信息 的同時獲得探測 目標的 在 光譜信息 ，可以同時進行成像 和光譜 的測量 ， 在地質 、 植被 、 生態(tài)環(huán)境 、城市 以及 軍事等 領域 ，發(fā) 揮著 十分 巨大 的作用 。 將成像光譜技術應用于水果品質無損檢測 中水果檢測儀甲烷檢測儀，通過成像 光譜 １ 小型 凸面光柵成像 光譜儀 的設計 １ １ 凸面光柵成像光譜儀 的基本原理 ． 凸面光柵成像光譜儀的前 置成像 系統(tǒng)和光譜儀系統(tǒng)通過 狹縫有 機的連結 起來 。 圖 １ 如 所示 ，光源發(fā) 出的光照射 到水 數(shù)據(jù)立方可 同時得到水果外部和內部品質“ 圖譜合一” 的檢 測 收稿 日期 ： ０ １０—５ ２ １ —３１ 。

修訂 日期 ：２ １—７２ ０ １０ —８ 果表面 ， 經(jīng)水果表面反射后進人前置光 學系統(tǒng) ， 前置 系統(tǒng) 將 基金項 目：國家創(chuàng)新方法工作 專項項 目（０ ８Ｍ０ ０ ０ ） ２ ０ Ｉ ４ ７ ０ 和吉林省科技支撐計劃項 目（ ０ ００ １ 資助 ２１６１） 作者簡介 ： 劉玉娟 ， ， ９ ４ 女 １ ８ 年生，中國科學院長春光 學精密機械與物理研究所博士研究生 ＊通訊聯(lián)系人 ｅｍａ ：ｔｎ ｙ ＠ｙｌ ｏ ｉｉｃｒ － ｉ ａｇ ｇ ｉａｙｑ．ｏ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ：ｕｉ ｕ ａ ＠１ ３ ｃｒ － ｉ ｘ ｌ

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