基于紅外光譜和場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡技術(shù)的羊絨原料品質(zhì)分析的研究.pdf

1、我國(guó)羊絨、羊毛纖維的檢測(cè)是絨毛產(chǎn)業(yè)最基礎(chǔ)也是最薄弱的環(huán)節(jié)，技術(shù)水平還遠(yuǎn)不能滿足絨毛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，同英國(guó)、日本、德國(guó)和意大利等國(guó)家相比存在較大的差距：絨毛纖維檢測(cè)設(shè)備的自動(dòng)化，連續(xù)化程度還不高，尤其在羊絨原料檢測(cè)上，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，大部分國(guó)產(chǎn)原料由于缺乏合理的檢測(cè)手段，質(zhì)量不能滿足生產(chǎn)要求，成為羊絨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展瓶頸。一方面基于羊絨纖維自身的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)量稀少、價(jià)格昂貴的特點(diǎn)；另一方面是關(guān)系到商家和消費(fèi)者的利益，甚至關(guān)系到我國(guó)在出口貿(mào)易中

2、的聲譽(yù)，羊絨制品中山羊絨的鑒別和含量檢測(cè)極為重要。國(guó)外為維護(hù)自身權(quán)益、避免產(chǎn)品的摻假和偽劣，采取了一系列的檢測(cè)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)作為世界上羊絨生產(chǎn)和出口大國(guó)，在世界貿(mào)易中占有重要份額，有必要加強(qiáng)這方面的檢測(cè)和監(jiān)管工作，使我國(guó)具有羊絨質(zhì)量評(píng)定的相應(yīng)國(guó)際地位，以促進(jìn)羊絨質(zhì)量的提高和優(yōu)質(zhì)羊絨產(chǎn)品的發(fā)展，確保我國(guó)珍貴的羊絨資源向科學(xué)、有序、高附加值方向發(fā)展。
　　 本論文針對(duì)國(guó)內(nèi)外羊絨、羊毛原料品質(zhì)信息獲取技術(shù)上存在的一些問題和不足，結(jié)合

3、我國(guó)的實(shí)際情況，以山羊絨原料檢測(cè)為主進(jìn)行了羊絨、羊毛原料品質(zhì)信息獲取的研究，主要研究?jī)?nèi)容和成果如下：
　　 1．采用近紅外光譜技術(shù)對(duì)羊絨的凈絨率、含水率進(jìn)行檢測(cè)，采用逐步回歸和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立近紅外光譜和羊絨的凈絨率、含水率之間的線性回歸模型和非線性回歸模型，并根據(jù)決定系數(shù)、預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)誤差、預(yù)測(cè)均方根誤差對(duì)模型進(jìn)行了評(píng)價(jià)，與傳統(tǒng)的檢測(cè)方法相比，它具有無損、快速、無污染等特點(diǎn)。
　　 2．采用小波分析方法對(duì)近紅外光譜信號(hào)進(jìn)行

4、降噪處理，對(duì)比分析了三種閾值降噪模型的降噪效果，在一定程度上改善了光譜由于外界干擾而引起的模型偏差問題，使光譜建模更具一定的魯棒性和抗干擾的能力。
　　 3．根據(jù)羊絨原料所含蛋白質(zhì)、灰分、纖維表面油脂等成分的紅外光譜特性，采用長(zhǎng)波近紅外和中紅外對(duì)上述指標(biāo)的反射模式進(jìn)行檢測(cè)，并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、投影尋蹤回歸、最小二乘支持向量回歸方法進(jìn)行建模，結(jié)果表明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在山羊絨的三種成分參量檢測(cè)中比較穩(wěn)定，對(duì)山羊絨成分的檢測(cè)具有通用性。

5、>　　 4．采用JASCO FT/IR—4100紅外光譜儀，研究了羊絨原料的蛋白質(zhì)含量、灰分含量、纖維表面油脂含量的長(zhǎng)波近紅外和中紅外的透射光譜特性進(jìn)行分析，采用長(zhǎng)波近紅外和中紅外對(duì)上述指標(biāo)的透射模式進(jìn)行檢測(cè)，并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、投影尋蹤回歸、支持向量機(jī)方法進(jìn)行建模，結(jié)果表明在本文所闡述的試驗(yàn)條件下紅外透射模式的光譜在山羊絨原料的蛋白質(zhì)、灰分、油脂含量的檢測(cè)建模精度上普遍好于漫反射模式。
　　 5．采用近紅外光譜技術(shù)對(duì)羊絨的產(chǎn)地進(jìn)

6、行鑒別，應(yīng)用主成分分析和支持向量機(jī)方法對(duì)來自不同產(chǎn)地的山羊絨進(jìn)行分析，采用一對(duì)多支持向量機(jī)方法對(duì)山羊絨產(chǎn)地進(jìn)行分類，并分別采用不同的支持向量機(jī)核函數(shù)建立分析模型，結(jié)果表明具有高斯核函數(shù)的支持向量機(jī)建立山羊絨產(chǎn)地的鑒別模型鑒別效果比較好。
　　 6．采用SIRION場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡獲取羊絨、羊毛纖維的顯微圖像，根據(jù)幾何形態(tài)參數(shù)進(jìn)行羊毛和羊絨鑒別分類，并進(jìn)行羊絨、羊毛品種的分析鑒別，提出鱗片覆蓋雙邊指數(shù)的概念，大大提高了鑒別分類的效果

7、。
　　 7．對(duì)獲得的羊絨、羊毛纖維的掃描電鏡圖像采用灰度共生矩陣方法進(jìn)行紋理分析，試驗(yàn)提取了能量、對(duì)比度、相關(guān)性、同質(zhì)性、熵等22種紋理參數(shù)，建立了基于紋理參數(shù)的山羊絨、綿羊毛的紋理鑒別模型，并進(jìn)行基于紋理特征的山羊絨品種、綿羊毛品種鑒別的分析研究，結(jié)果表明：采用灰度共生矩陣的方法，使本文提出的山羊絨與綿羊毛鑒別問題得到較好的解決。
　　 8．對(duì)獲得的羊絨、羊毛纖維的掃描電鏡圖像進(jìn)行處理，根據(jù)能反映羊絨、羊毛纖維鱗片形

8、狀特征的區(qū)域算子建立了基于形態(tài)學(xué)參數(shù)的山羊絨、綿羊毛的鑒別模型，并進(jìn)行基于纖維鱗片形態(tài)學(xué)參數(shù)的山羊絨品種、綿羊毛品種鑒別作了分析研究，結(jié)果表明：纖維鱗片的區(qū)域特征參數(shù)在一定程度內(nèi)可以區(qū)分羊絨類各品系和羊毛類各品系。
　　 綜上所述，選用凈絨率、含水率，含脂率、灰分含量，蛋白質(zhì)含量等指標(biāo)對(duì)羊絨、羊毛進(jìn)行紅外光譜宏觀分析檢測(cè)，并基于場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡顯微成像技術(shù)采用纖維幾何形態(tài)參數(shù)、鱗片紋理參數(shù)、鱗片區(qū)域描繪算子對(duì)羊絨、羊毛進(jìn)行顯微微觀