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• DeTar 等(2007)利用高光谱估算棉花的植被 指数；
• Dirk等2005年利用光谱成像估算小麦叶绿素 含量；
• Sui等(2004)利用光谱成像估算棉花的氮素含 量；
• Borhan 等（2005）利用光谱成像估算土豆 叶片的叶绿素和氮素含量。
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• 李民赞等(2005)在对 温室栽培黄瓜分析 的基础上，提出了 利用规一化颜色指 数（NDCI）诊断温 室作物长势的模型， 并在NDCI基础上， 开发了基于光导纤 维的温室作物长势 监测仪。
凹 面 反 射 镜 时域函数 样品出口
检测器
频域函数
凹面反射镜
迈克逊干涉仪结构原理图
1 概述（1）
红外光谱属于分子振动光谱。 当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分
子吸收了某些频率的辐射，并使得这些吸收区域 的透射光强度减弱。
记录红外光的百分透射比与波长关系的曲线， 即为红外光谱，所以又称之为红外吸收光谱。
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红外－拉曼
3 红外吸收产生的原理（1）
红外光的能量： 与一般的电磁波一样，红外光亦具有波粒二像性：
既是一种振动波，又是一种高速运动的粒子流。 其波长表示为波数的形式 ＝1/（cm） ＝ 104/ （m） 所具有的能量为： E＝hc/ ＝ hc
红外光所具有的能量正好相当于分子（化学键） 的不同能量状态之间的能量差异。因此才会发生对红 外光的吸收效应。
主要为OH，NH（亚氨基 ），CH（碳-氢极性共价键）的倍频吸
收. 中红外：2.5―25μm，4000―400cm-1
主要为分子振动，伴随振动吸收 远红外：25―1000μm，400―10cm-1
主要为分子的转动吸收 其中，中红外区是研究的最多、最深的区域，一般所说的红外光谱就是指中红 外区的红外吸收光谱。
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水果可见-近红外光检测系统
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1.2 在植物信息检测中的应用
• 植被的反射光谱特征主要由叶片中的叶肉 细胞、叶绿素、水分含量和其他生物化学 成份对光线的吸收和反射形成的，在不同 波段，植被的反射光谱曲线具有不同的形 态特征，它是物体表面粒子结构、粒子尺 度、粒子的光学性质、入射光波长等参数 的函数。国内外相关学者做了大量的研究。
透射光谱糖度检测
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• Schmilovitch Ze’ev 等(2000)利用近红外光反射技术和多 元统计分析(MLR)， 主成分分析(PCA)和偏最小二乘法 (PLS)，检测芒果的可溶性固形物含量、酸度和果肉硬度， MLR 分析的相关系数分别为 0.92，0.61，0.82。
水果内部品质近红外光检测系统
近红外光谱检测技术及应用
内容
近红外光谱检测技术在农业中的应用 近红外光谱检测技术在食品工业中的应用 近红外光谱检测技术在其他行业中的应用
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傅立叶变换红外吸收光谱仪（FI-IR）
光源
可移动镜M1
迈克尔逊干涉仪
干涉图
吸收池 检测器
傅里叶变换
红外吸收光谱 图
3
数据处理 仪器控制
固
定
镜
分光板
M
2
样品入口
• 引入成本低的光学系统以及对检测进程和 装置设计的改善， 以期提高系统的稳定性。
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夏贺元康小组进行牛奶在线检测示意图
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应用 ASD便携光谱仪检测肉类品质示意图
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• 李庆波等（2002）研 究了采用近红外光谱 技术检测牛奶中主要 成分。
• 刘蓉等（2005）综合 利用半数重采样法和 最小半球体积法对牛 奶成分测量的近红外 光谱进行了奇异点的 剔除实验。
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水果糖度和有效酸度近红外光在线检测示意图
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• Dull 等 (1989)利用近红外光 880nm和 913nm 两个波长的单色光检测甜瓜和哈蜜瓜的可活 性固形物含量
漫反射水果检测原理简图
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• Kawano 等(1992)利用近红外光光进行温州 蜜柑的透射光谱糖度检测，光谱范围为 680-1235nm，并采用多元线性回归(MLR)和 二次微分光谱建模，得出 r＝0.989的结论。
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红外－拉曼
1 概述（2）
红外光谱英文为 Infrared Spectrometry (IR)
样品吸收红外辐射的主要原因是： 分子中的化学键
因此, IR可用于鉴别化合物中的化学键类型，可对分子结构进行推测。既 适用于结晶质物质，也适用于非晶质物质。
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温室作物长势监测仪示意图
1.3 在畜禽产品检测中的应用
• 近红外光谱由于其自身快速、方便、精确、 以及无污染危害等优点，现如今已被广泛 应用到畜禽产品中来。像肉类、禽蛋、水 产品。
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• Brennan 等(2003)建立了一个近红外光谱系 统用来在线检测牛奶处理过程中的脂肪含 量。该系统是利用 LIGA 技术由光学元件构 建的微系统，他们将其用于牛奶处理过程 中，在 800~1100nm波长范围内，对牛奶中 脂肪含量的变化的检测，系统响应敏感。 但是这只是对这一设备的初步应用，进一 步工作应着眼于在过程控制环节中如何
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• 刘燕德等人 (2004) 基于近红外光谱技术建 立了水果糖份含量的测量系统，主要包括 FT-IR 光谱仪、光纤漫反射附件和计算机及 数据采集卡。其具体的检测方法为：苹果 的近红外光漫反射光谱测量通过一个专门 的试验系统来测定，这个系统包括一个宽 波段的光源(50W石英卤素灯)，一个固定光 纤和水果样品架。
红外光区介于可见光与微波之间， 波长范围约为0.76-1000μm，为了便 于描述，引入一个新的概念——波数 (wave number)。 波数： ，波长的倒数，每厘米的波 长个数， 单位 cm－1
＝1/（cm） ＝ 104/ （m）
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红外－拉曼
2 红外光区的划分（2）
近红外：0.76―2.5μm，13158―4000cm-1
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1、 近红外光谱检测技术在农业中的应用
1.1 在果蔬品质检测中的应用
在果蔬品质检测中主要检测对象包括黄瓜、大白菜、西红 柿、鲜辣椒等，具体的检测指标主要有糖分、维生素C、 粗蛋白中性纤维、糖度、酸度和内部褐变等。在食品安 全方面主要是针对一些有害物质的残留的鉴别等。
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表 4-4 近红外光光谱检测水果的研究工作