[發(fā)明專利]一種基于激光誘導擊穿光譜技術的茶葉分類鑒別方法

有效

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• 申請日: 2015-05-20
• 公開（公告）號: CN104807787B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 鄭培超;劉紅弟;王金梅;石珉杰;薛淑文
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發(fā)明屬于光譜分析領域，具體涉及一種激光誘導擊穿光譜結合判別分析法對茶葉進行檢測和種類識別的方法。該方法可以對不同種類的茶葉進行快速，準確種類識別，顯著提高茶葉成分檢測的效率，有效保證茶葉的質量和安全。

背景技術：

茶葉起源于中國，并在全世界范圍得到廣泛傳播。由于茶葉中包含多種對人體有益的組分，世界上越來越多的人喜歡飲茶，茶葉是目前最受歡迎的無酒精飲料之一。此外，伴隨著我國經濟的騰飛，居民的整體生活水平和質量都得到較大改善，現在人們越來越重視食品的質量和安全，茶葉也不例外。在我國，茶葉不僅品種繁多，而且分類方式多樣，不同加工工藝，原產地以及選育品質的茶葉質量存在較大差異，也導致它們的價格的參差不齊。正因為如此，一些不法分子利用非原產地茶葉來冒充原產地茶葉，以低劣茶葉代替上等茶葉來牟取暴利的現象屢見不鮮。當前迫切需要快速、準確、可靠的茶葉類別和質量鑒別方法，保證茶葉質量，維護消費者合法權益，更重要的是維護中國茶葉品牌，推動中國茶葉走向國際化。

激光誘導擊穿光譜技術(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS)是一種新型的等離子體光譜分析技術，在物質成分檢測方面具有巨大的應用前景。該技術采用高功率脈沖激光激發(fā)樣品產生弱離子化的等離子體，在等離子體膨脹和冷卻過程中，激發(fā)態(tài)的原子和離子將發(fā)射特征譜線，這些特征譜線是原子和離子的光譜指紋，通過譜線的波長和強度可以獲得樣品的元素組成和含量信息。由于該技術具有快速、實時在線、微損、多元素同時檢測、結構簡單等優(yōu)點，而且可以氣體、液體、固體和氣溶膠幾乎所有狀態(tài)的物質進行檢測。LIBS技術被廣泛運用于工業(yè)過程在線檢測，農林業(yè)檢測，環(huán)境監(jiān)測，文物鑒定，生物醫(yī)學，材料和深空探測等領域。在我國已經有一些研究機構將LIBS技術運用于農業(yè)檢測，例如利用LIBS技術對水果中微量元素進行檢測分析，對土壤中重金屬元素含量進行定量分析等。

判別分析法是對樣本的類別進行判斷的一種統(tǒng)計方法，該方法是在已知分類對象的分類特征和分類結果的條件下，通過建立恰當的判別準則達到對未知類別的樣本的準確判別。判別分析方法是對樣本種類進行判斷的一種統(tǒng)計方法，其思路是先根據已知類別的事物的性質建立函數式，然后對未知類別的新事物進行判斷以將之歸入已知類別。常用的判別分析法包括：距離判別法，Bayes判別法和Fisher判別法等方法。其中距離判別法的基本思路是通過比較樣本到各個總體之間的距離的大小，距離越小則與該總體最相似，就判斷該樣本屬于這個總體。Bayes判別法的主要思想是需找空間的一個最佳劃分，使得采用這個空間劃分來歸類樣品種類時，所帶來的平均損失最小。Fisher判別法的基本思路是將樣本數據投影到某一個方向(即給這些數據進行降維)使得組與組之間盡可能的分開，然后根據建立的判別關系對樣本種類進行判別,對樣本進行具體判別歸類。當前判別分析法的應用已經被廣泛運用于經濟學、醫(yī)學、氣象學、心理學、生物學等領域。

發(fā)明內容：

針對目前茶葉分類檢測效率低，檢測過程復雜，準確度低的缺點，本發(fā)明提出一種基于判別分析法的激光誘導擊穿光譜茶葉種類識別方法，將激光誘導擊穿光譜技術與判別分析方法結合對不同種類茶葉進行分類檢測。該方法與傳統(tǒng)的分類檢測方法相比，具有簡便，快捷，識別準確度高的優(yōu)點。

本發(fā)明的目的是提供一種新型、快速和實用的茶葉種類識別的檢測方法，其特征在于包含以下幾個步驟：

1)茶葉樣品制備：對茶葉樣品進行簡單的預處理并制備待測樣品，將各類茶葉樣品隔開，利用干燥設備除去茶葉中的水分，采用研磨工具制備均勻細膩的茶葉粉末樣品，最后采用壓片機將粉末茶葉樣品壓制成厚度均勻的片狀樣品。

2)標準茶葉樣品的激光誘導擊穿光譜獲得：采用激光誘導擊穿光譜檢測方法對標準茶葉樣品的元素組成進行初步分析，對比分析不同類別的茶葉的激光誘導擊穿光譜，選取強度差異顯著的特征譜線作為分析指標，同時選合適的內標元素的譜線強度作為參照。根據選取的特征譜線所在波長范圍來設置激光誘導擊穿光譜檢測裝置的探測器采集的光譜波段，然后開展茶葉的檢測實驗。在相同的實驗條件下，對每種茶葉采集n組激光誘導擊穿光譜數據。