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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:卓敬凱
論文名稱:線性陣列式檢波器應用於水果糖度檢測之研製
論文名稱(外文):Development of fruit grading system for sugar content by linear array CCD detector
指導教授:謝俊夫
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:機械工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:92
中文關鍵詞:檢波器NIR糖度分級
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本研究以線性陣列式檢波器,依光電檢測方式架構而成近紅外線檢測單元。光由鹵素光源以非接觸方式照射水果表面,吸收反射後經由鏡頭收集,進入單光儀分光聚焦於檢波器感光元件上。檢波器將反射訊號轉變成類比訊號輸出,再經由電腦數據處理及配合SAS統計軟體,用多重線性迴歸方法來建立糖度的校正方程式。檢波器性能經由暗電流雜訊實驗、線性度實驗、重現度實驗比較分析,作為線上檢測機設計之參考。
實驗結果顯示,檢波器之暗電流雜訊必須消除,才不致使光譜波形失真。檢波器之線性度受老化現象影響,經相當時間,需校準其線性誤差。而在重現度方面,矽質材料檢波器波段範圍在769nm∼857nm之間,變異量明顯增大。由上述各結果所架構的檢測系統,經由水果糖度吸收光譜量測實驗以及線上檢測糖度分級實驗,以多重線性迴歸分析建立蓮霧糖度校正方程式,最佳五個波長數為637、797、644、651、758nm,其相關係數rc可達0.914,rp為0.813,標準校正誤差(SEC)值為0.592°Brix,標準預測誤差(SEP)值為0.838°Brix。以此校正方程式於線上檢測35顆蓮霧,其選別率達70﹪。
To develop a near infrared detecting unit for fruit sugar content by linear array CCD. Light form halogen lamp irradiated to the surface of fruit, absorbed and reflected through the lens to the monochromator. The monochromator separated the light as a spectrum to focus on the CCD detector. Then, the detector output the analog signal to a computer. The data was collected and calculated by Excel and SAS software to set up the multiple linear regressions equation in the computer. Several of the experiments were conducted to relativize the property of CCD detector, which included dark current noise test, linearity test and recurrence test. The results were used as the reference to the design work.
The experiment results showed, the dark current noise were affect of the detector accuracy, it must reduce to make spectrum waveform should become really. The linearity of the detector having aging effect, it needs to calibrate linear error by a proper period. The variation of the silicon detector recurrence increased between 769 nm and 857 nm. The multiple linear regression of sugar content analysed in the wax-apple fruit, the rc and SEC values of 5 specific bands(637nm, 797nm, 644nm, 651nm 758nm)were 0.914 and 0.592; rp and SEP values were 0.813 and 0.838,respectively. 35 random samples of wax-apple were used to examine calibration equation, the selection rate over 70 percent.
目 錄
頁數
摘要----------------------------------------------------------------------Ⅰ
英文摘要----------------------------------------------------------------Ⅱ
誌謝----------------------------------------------------------------------Ⅲ
目錄----------------------------------------------------------------------Ⅳ
圖目錄-------------------------------------------------------------------Ⅶ
表目錄-------------------------------------------------------------------XI
第一章 前言-------------------------------------------------------------1
第二章 文獻探討-------------------------------------------------------3
第三章 理論分析------------------------------------------------------12
3-1近紅外線吸收之基本原理------------------------------------12
3-2 Beer-Lamber定律----------------------------------------------14
3-2-1 Lambert 定律----------------------------------------------15
3-2-2 Beer定律---------------------------------------------------16
3-3檢波器之種類與動作原理------------------------------------19
3-4光偵測器特性---------------------------------------------------30
3-4-1量子效率與響應速度-------------------------------------30
3-4-2電流-電壓特性-------------------------------------------32
3-4-3雜訊特性----------------------------------------------------34
第四章 實驗設備與方法---------------------------------------------35
4-1檢波器暗電流雜訊之影響------------------------------------38
4-1-1 目的---------------------------------------------------------38
4-1-2 設備---------------------------------------------------------38
4-1-3 方法---------------------------------------------------------41
4-2檢波器線性度實驗---------------------------------------------46
4-2-1 目的---------------------------------------------------------46
4-2-2 設備---------------------------------------------------------46
4-2-3 方法---------------------------------------------------------48
4-3檢波器重現度實驗---------------------------------------------50
4-3-1 目的---------------------------------------------------------50
4-3-2 方法---------------------------------------------------------51
4-4水果糖度吸收光譜量測實驗---------------------------------51
4-4-1 目的---------------------------------------------------------51
4-4-2 設備與材料------------------------------------------------52
4-4-3 方法---------------------------------------------------------52
4-5光譜處理及分析------------------------------------------------55
4-6蓮霧線上檢測選別分級實驗---------------------------------57
4-6-1 動態與靜態檢測之吸收光譜比較---------------------57
4-6-2 線上檢測選別分級實驗---------------------------------57
第五章 結果與討論---------------------------------------------------60
5-1檢波器暗電流雜訊之影響------------------------------------60
5-2檢波器線性度實驗---------------------------------------------65
5-3檢波器重現度實驗---------------------------------------------68
5-4蓮霧糖度吸收光譜實驗---------------------------------------73
5-4-1蓮霧之糖度物性------------------------------------------73
5-4-2蓮霧糖度分佈---------------------------------------------76
5-4-3蓮霧糖度校正方程式------------------------------------77
5-5蓮霧線上檢測選別分級實驗--------------------------------81
5-5-1動態與靜態之吸收光譜比較---------------------------81
5-5-2蓮霧選別分級實驗---------------------------------------83
第六章 結論------------------------------------------------------------85
參考文獻-----------------------------------------------------------------88
作者簡介-----------------------------------------------------------------92
參考文獻
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