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研究生:林友明
論文名稱:以NIR光譜分析檢測米象蟲污染之研究
論文名稱(外文):Study of Near Infrared Spectra Analysis Inspection for Rice Weevil Pollution
指導教授:萬一怒萬一怒引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:生物產業機電工程學系
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:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:75
中文關鍵詞:米象蟲近紅外線
外文關鍵詞:Near-infraredRice weevil
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本研究以米象蟲為對象,探討糙米飼養米象蟲之後,以近紅外線(NIR)反射光譜檢測糙米的污染,找出與米象蟲污染相關的NIR波長,作為發展檢測糙米是否有米象蟲污染,可應用於是否實施消滅米象蟲及蟲卵的決策參考。
實驗顯示,糙米之近紅外線反射光譜經由SNV與Detrend 處理可消除雜訊,並使用二次微分及t檢定挑選出受米象蟲污染的相關波長之後,以MLR Step-up 獲得相關米象蟲污染的主要波長有十個分別為1132、1160、 1272、1318、1416、1552、1676、1700、1860與2014nm。以MLR分析建立糙米受米象蟲污染與蟲數相關之迴歸分析,除第一週的糙米樣本外,第二至四週之R2都在0.80以上,且SEC低於20.00;而米象蟲污染糙米與時間相關之分析結果一至四週R2都在0.90以上,且SEC低於3.00。
本研究顯示,應用近紅外線光譜分析技術可檢測糙米被米象蟲污染之時間及蟲數的關係。因此,所得到污染時間與蟲數之相關波長可作為檢測稻米是否曾被米象蟲污染之依據。
The study object is rice weevil, to investigate the pollution of brown rice after raising rice weevil into it. The technique we use in this study is by using NIR reflection spectrum inspection in order to find out the pollutes correlated NIR wavelengths and with the results we may develop further more such as rice weevil polluted or non-polluted brown rice for rice weevil and pests egg killing procedure.
The experiment shows that brown rice NIR reflection spectrum use SNV and Detrend to remove noise and seek out the wavelengths by using second derivative and Matched-pair T-test (T-test) methods. Through MLR Step-up, the main ten wavelengths we get are 1132、1160、1272、1318、1416、1552、1676、1700、1860 and 2014nm respectively. According to the results of MLR model, except the 1st week, the number of rice weevil correlated with polluted brown rice has R2 > 0.80, SEC <20.00 MLR model gave results the amount of rice weevil polluted brown rice in the 2nd to 4th week. While the correlation of polluted time from 1st to 4th week has R2 > 0.90 , SEC < 3.00 .
This experiment shows that technique NIR reflection spectrum inspection can be used to examine the rice weevil contamination level of brown rice as well as the relationship between duration of time and numbers of rice weevil exist. Therefore, this experiment is useful for inspection polluted or non-polluted brown rice of rice weevil.
目錄
摘要……………………………………………………………………....I
ABSTRACT……………………………………………………………..II
目錄……………………………………………………………...……...III
圖目錄…………………………………………………………………...V
表目錄…………………………………………………………………..VI
第一章 緒論………………………..……………………………………1
1-1 前言……………………..……………………...………………1
1-2 研究目的……………………..…………………...……………3
第二章 文獻探討………………………………………………………..4
2-1 食米害蟲……………………………………………………….4
2-2 米象蟲的型態特徵…………………………………………….6
2-3 NIR光譜於穀物害蟲的檢測的應用…...…..………………….8
2-4 NIR光譜於穀物品質分析的研究……...………..………..….10
第三章 理論分析……………………………………………………....14
3-1 近紅外線光譜分析原理.………………………………….….14
3-2 光譜數據處理方法………………………………………...…20
3-3 光譜修正處理方法………………………………………...…23
3-4 統計方法及定義…………………………………………...…24
第四章 材料與方法……………………………………………………26
4-1 實驗設備………………………………………………...……26
4-2 實驗方法………………………………………………...……29
4-3 研究方法………………………………………………...……30
4-3-1 米象蟲的實驗步驟…...…………………………………30
4-3-2 近紅外線光譜檢測……...………………………………31
4-4 光譜分析………………………………………………...……32
第五章 結果與討論……………………………………………………33
5-1 米象蟲污染之糙米NIR反射光譜波長之選取……………...33
5-1-1 放養不同米象蟲組與第0週未放養米象蟲糙米之
比較分析………………………………………………...36
5-1-2放樣不同米象蟲組與同週數未放養米象蟲之對照組
糙米樣本的NIR光譜之比較分析………….…...………..44
5-2 未放養米象蟲糙米的NIR光譜波長……………………...….57
5-3 米象蟲污染糙米之波長……………………….………….….58
第六章 結論……………………………………………………………65
第七章 建議……………………………………………………………67
參考文獻………………………………………..………………………68
附錄A 近紅外線光譜相關化學分子吸收表…………………………72
附錄B 放養米象蟲3週的糙米之NIR微分光譜資料……….………74
圖目錄
圖2-1 米象蟲頭部外形………………………………………………..6
圖2-1 米象蟲的生長過程……………………………………………..7
圖3-1 電磁輻射光譜圖………………………………………………15
圖3-2 紅外線光譜之倍振動與結合振動……………………………19
圖3-3 光之反射形式…………………………………………………19
圖3-4 二次微分消除基線飄移………………………………………20
圖3-5 原始光譜、一次及二次微分…………………………………..21
圖3-6 2.4.4.1近紅外線光譜二次微分處理方法……………………22
圖4-1 NIR6500光譜儀……………………………………………….26
圖4-2 反射式掃描示意圖……………………………………………27
圖4-3 光路徑示意圖…………………………………………………27
圖4-4 高溫儲存箱與真空箱…………………………………………28
圖5-1 放養米象蟲3週的糙米NIR原始光譜………………….……33
圖5-2 放養米象蟲3週的糙米NIR一次微分光譜(1100~
2498nm)……………………………………………………....34
圖5-3 放養米象蟲3週的糙米之NIR二次微分光譜(1100~
2498nm)………………………………………………………35
表目錄
表3-1 近紅外線物質吸收波長(nm)表……………………..………..16
表4-1 NIR檢測樣本編號…………….……………………………....30
表5-1 糙米放養米象蟲1週與第0週對照組糙米的NIR二
次微分光譜之波長比較分析…….……..………...…...….…37
表5-2 糙米放養米象蟲2週與第0週對照組糙米的NIR二
次微分光譜之波長比較分析……...……………………..….39
表5-3 糙米放養米象蟲3週與第0週對照組糙米的NIR二
次微分光譜之波長比較分析…...…………………………...41
表5-4 糙米放養米象蟲4週與第0週對照組糙米的NIR二
次微分光譜之波長比較分析………..……………………...43
表5-5 放養米象蟲1週糙米與同週數對照組糙米之NIR二
次微分光譜比較分析…......…………………………….…...45
表5-6 放養米象蟲2週糙米與同週數對照組糙米之NIR二
次微分光譜比較分析……….……..……..………………....47
表5-7 放養米象蟲3週糙米與同週數對照組糙米之NIR二
次微分光譜比較分析………………………….…………....49
表5-8 放養米象蟲4週糙米與同週數對照組糙米之NIR二
次微分光譜比較分析…………………………………..…....51
表5-9 放養38隻米象蟲之NIR光譜比較分析……………….…....54
表5-10 放養78隻米象蟲之NIR光譜比較分析………………....….55
表5-11 放養118隻米象蟲之NIR光譜比較分析…………….……..56
表5-12 反應儲存環境影響糙米的NIR波長迴歸統計值……...…....57
表5-13 以WI波長對蟲數進行MLR分析之結果………….………....60
表5-14 以WI波長對污染時間進行MLR分析之結果………….…....62
表5-15 L7+L12波長對蟲數進行MLR分析之結果…………………..64
表5-16 L7+L12波長對污染時間進行MLR分析之結果……………..64
表A-1 700-1600nm相關化學分子吸收表…………………………...72
表A-2 1600-2500nm相關化學分子吸收表……………..…………...73
表B-1 一次微分光譜之波峰與波谷的平均光譜值與標準差………74
表B-2 二次微分光譜之波峰與波谷的平均光譜值與標準差………75
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