[發明專利]基于小波變換的快速無損檢測綠茶含水率的方法

有效

• 申請號: 201110375608.9
• 申請日: 2011-11-23
• 公開（公告）號: CN102507495A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 李曉麗;聶鵬程;何勇;鮑一丹;裘正軍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 周麗娟

技術領域

本發明屬于茶葉加工檢測領域，具體涉及一種快速無損檢測綠茶含水率的方法。

背景技術

茶葉產品是由茶葉的新鮮嫩梢經過一系列物理和化學變化而制成的，綠茶的加工工序包括殺青、揉捻和干燥等工序，在這些加工工序中含水率直接影響了原料的物理狀態和化學反應的進程，是形成茶葉品質的關鍵因素。以殺青工序為例，殺青的關鍵技術是要針對葉片的含水率確定殺青時間和殺青溫度。而目前茶葉含水率的準確測量都是采用烘干稱質量法，這種方法測量時間長，至少需要1～2小時，而且高溫烘干過程破壞了茶葉的營養成分，導致了測試樣本不能再食用，無法滿足茶葉加工過程實時檢測的需要。

發明內容

本發明提供了一種基于小波變換的快速無損檢測綠茶含水率的方法，可快速有效地監測綠茶加工過程中含水率的動態變化，實現綠茶加工過程中含水率的快速、無損、低成本檢測。

一種基于小波變換的快速無損檢測綠茶含水率的方法，包括以下步驟：

(1)獲取綠茶樣本在888-1007nm范圍的漫反射光譜，得到888-1007nm范圍內每個波長處的漫反射光譜反射率，并基于公式A＝log(1/R)計算所述綠茶樣本的吸光度，得到所述綠茶樣本的吸光度光譜；其中，R為漫反射光譜反射率，A為吸光度；

(2)選用db3(Daubechies?3)小波基函數對所述綠茶樣本的吸光度光譜進行離散小波變換，提取3尺度低頻小波系數，得到所述綠茶樣本的19個小波特征系數；

(3)把所述綠茶樣本的19個小波特征系數代入公式(I)，計算得到所述綠茶樣本的含水率：

Y_含水率＝0.206-10.718x₁-18.337x₂+29.155x₃+13.073x₄+5.081x₅+4.935x₆-12.903x₇-10.960x₈-3.334x₉-12.292x₁₀-2.915x₁₁+7.334x₁₂+5.165x₁₃+4.296x₁₄+????????(I)7.772x₁₅+5.366x₁₆-4.253x₁₇-5.163x₁₈-1.262x₁₉

其中，Y_含水率為綠茶樣本的含水率，x₁，…x₁₉為所述綠茶樣本的19個小波特征系數。

步驟(1)中，所述的綠茶樣本在888-1007nm范圍的漫反射光譜可通過短波近紅外范圍的光譜儀獲得。

本發明中，首先通過采集綠茶在888-1007nm的漫反射光譜并計算得到吸光度，由于888-1007nm為水分子中的特征鍵O-H在光譜中的特征吸收波段，尤其是包含了水分子的反對稱伸縮振動的組合頻吸收譜帶970nm等，因此，888-1007nm的特征吸收譜帶處的吸光度光譜能夠很好反映綠茶中的含水率的信息；再采用小波變換來壓縮數據提取小波特征信息，并優化選取db3(Daubechies?3)小波基函數和3尺度低頻小波系數組合，從而得到與綠茶的含水率密切相關的19個小波特征系數；進而以這19個小波特征系數為自變量，綠茶含水率為因變量建立多元線性回歸模型，實現綠茶中含水率的有效檢測。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：

①快速，近紅外光譜掃描速度快，可在1s內完成整個紅外波段范圍的掃描。

②簡單，近紅外光譜檢測法步驟少、操作簡單，避免了傳統烘干稱質量法的漫長的烘干過程，和繁瑣的多次稱量過程。

③低成本，采用的短波近紅外光譜范圍短，故對應的儀器價格相對便宜，維護的成本也低。

④具有良好的經濟效益，傳統的測量手段在取樣、制樣、測定等方面需要耗費大量的人力、財力、物力，本檢測方法因步驟簡單、使用方便，可以快速、準確的檢測綠茶的含水率，故具有良好的經濟效益。

附圖說明

圖1為綠茶樣本的吸光度光譜圖。

圖2為綠茶樣本的19個小波特征系數。

圖3為實施例中綠茶樣本的含水率檢測值與實際值散點分布圖。

具體實施方式