低溫貯藏期間馬鈴薯組織的光學(xué)特性研究.pdf

1、馬鈴薯已經(jīng)成為我國(guó)繼水稻、玉米、小麥之后的第四大主糧作物，馬鈴薯產(chǎn)業(yè)也是農(nóng)民脫貧增收的重要產(chǎn)業(yè)，但在馬鈴薯采摘收獲后的貯藏過(guò)程中，由于貯藏條件的影響，會(huì)使得馬鈴薯的品質(zhì)及質(zhì)量遭受一定程度的損失，從而影響其商品價(jià)值。因此，本文通過(guò)組織光學(xué)的方法來(lái)研究低溫貯藏期間馬鈴薯的光學(xué)參數(shù)變化，以便為馬鈴薯內(nèi)部品質(zhì)光學(xué)檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)提供一種可靠的參考依據(jù)。
　　本文將采用單積分球技術(shù)來(lái)對(duì)低溫貯藏期間的馬鈴薯的光學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并將得到的光學(xué)參數(shù)

2、代入蒙特卡羅程序來(lái)研究在低溫貯藏期間光在馬鈴薯組織內(nèi)傳輸?shù)牟町?。具體內(nèi)容包括：
　　（1）介紹了組織光學(xué)的概念以及生物組織的各項(xiàng)光學(xué)特性參數(shù)的物理意義，在此基礎(chǔ)上還重點(diǎn)討論了研究光與生物組織相互作用的方式，介紹了輻射傳輸方程、漫射近似理論、蒙特卡羅模擬方法和倍增法。其中重點(diǎn)介紹了用于研究光在生物組織中傳輸問(wèn)題的蒙特卡羅模擬方法，包括其基本思想和模擬過(guò)程；同時(shí)還對(duì)求解組織光學(xué)逆問(wèn)題的IAD方法做了詳細(xì)的介紹，全面的描述了其基本概念和

3、相關(guān)理論。
　　（2）完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的準(zhǔn)備，設(shè)計(jì)了基于單積分球技術(shù)的生物組織光學(xué)特性參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明組織光學(xué)參數(shù)采集應(yīng)在光源工作30分鐘后再進(jìn)行。
　?。?）在實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，每隔3天采集一次數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)代入相應(yīng)的Matlab程序和IAD程序進(jìn)行計(jì)算，得到馬鈴薯組織的光學(xué)特性參數(shù)。
　?。?）根據(jù)測(cè)量得到的不同位置、不同貯藏時(shí)間的馬鈴薯組織的光學(xué)特性參數(shù)，定性分析了其光學(xué)參數(shù)與測(cè)量位

4、置和貯藏時(shí)間的關(guān)系。結(jié)果表明：馬鈴薯組織的反射率和約化散射系數(shù)沿邊緣位置到核心位置依次減小，透射率和吸收系數(shù)沿邊緣位置到核心位置逐漸增大；且同一波長(zhǎng)處的反射率和約化散射系數(shù)是隨貯藏時(shí)間逐漸增大的，而透射率和吸收系數(shù)隨著貯藏時(shí)間的增加逐漸減小的。
　　（5）利用蒙特卡羅方法重點(diǎn)研究了630nm波長(zhǎng)處，光在馬鈴薯單層組織模型中的傳輸過(guò)程，分析了光吸收能量密度和光能流率在徑向和縱向的變化規(guī)律，以及漫反射率和透射率隨徑向半徑 r的變化關(guān)系

5、；其次分析了光吸收能量密度和光能流率在徑向和縱向的變化規(guī)律與貯藏時(shí)間的關(guān)系，以及漫反射率和透射率與貯藏時(shí)間的關(guān)系。
　　結(jié)果表明：光吸收能量密度和光能流率隨著穿透深度的增大迅速減小，在z=1cm的時(shí)候趨近于0；隨著徑向半徑的增大，馬鈴薯組織表面的漫反射率逐漸減小，透射率規(guī)律性不強(qiáng)，且當(dāng)r大于3cm時(shí)，透射率為零，表明幾乎沒(méi)有光子能透過(guò)組織。隨著貯藏時(shí)間的增加，在同一深度處光吸收能量密度呈減小趨勢(shì)，而光能流率則逐漸增大；相同徑向半徑