2.1程序前麵板設計
前麵板相當於(yu) 真實儀(yi) 器可操作的麵板,可以通過操作此麵板來完成需要的任務,此前麵板包括:開始運行按鈕,數字I/O線控製按鈕,通道選擇,輸入采集次數控製量,顯示均值和圖形顯示幾個(ge) 控件。
2.2程序框圖設計
在LabVIEW中,程序框圖相當於(yu) 真實儀(yi) 器內(nei) 部的器件和連線,這才是軟件編程中的靈魂。這部分主要包括信號獲取模塊,I/O控製模塊,信號分析模塊,數據獲取模塊和數據顯示模塊。
圖2為(wei) 係統框圖程序,其中包括所用到的各種控製器和顯示器及各種函數和它們(men) 對應的設置。
圖2 框圖程序
應用實驗及結果分析
本係統掃描了40個(ge) 已知粗蛋白含量的整粒小麥樣品,得到40個(ge) 光譜圖數據(如圖3)。
圖3 40個(ge) 樣品的總光譜圖
然後用36個(ge) 樣品(4個(ge) 被剔除)的光譜數據對整理小麥粗蛋白含量進行建模和預測,其中26個(ge) 作為(wei) 校準集,用於(yu) 建立小麥粗蛋白含量與(yu) 光譜數據之間的校準模型;10個(ge) 作為(wei) 預測集,用於(yu) 檢驗模型的預測能力。
校準集樣品的建模模型為(wei) :
C=4.77-60.24A890+122.17A910-40.63A940+83.83A1020-89.66A1050
其中,C為(wei) 整粒小麥樣品粗蛋白的含量,A890,A910,A940,A1020,A1050為(wei) 對應波長點的吸光度。
根據此關(guan) 係模型,將掃描到的光譜圖中對應波長的吸光度值代入,即可得到某一整粒小麥粗蛋白含量值。其中校準集中預測值與(yu) 化學值的相關(guan) 係數為(wei) R=0.845,標準差為(wei) SEC=0.84。預測集中預測值與(yu) 化學值的相關(guan) 係數為(wei) R=0.834,標準差為(wei) SEP=0.93。
由於(yu) 建模樣品量少以及儀(yi) 器本身掃描光譜也存在一定的誤差,其預測結果與(yu) 真實化學值之間存在一定偏差,由上麵的圖可以看出,盡管如此,在精度要求不很精密的場合(如現場測量、快速檢測等),已經可以用於(yu) 對整粒小麥粗蛋白含量進行快速無損檢測了。
本文結合虛擬儀(yi) 器技術和近紅外光譜分析技術,搭建了一個(ge) 定量測量近紅外整粒小麥成分(粗蛋白含量)的係統,係統包括硬件設計與(yu) 調試、軟件設計與(yu) 調試以及實驗驗證三部分。此係統利用計算機豐(feng) 富的軟件資源,實現了部分硬件的軟件化,節省了物質資源,其硬件和軟件都采用標準化、模塊化和係統化的設計原則,係統性能穩定,調試、擴展和維護方便,人機界麵友好,增加了係統的靈活性,能直接實時地對測試數據進行分析和處理。同時將本軟件程序打包成可執行程序,可在沒有安裝LabVIEW軟件的電腦上運行,使其不依賴於(yu) 編程軟件來執行,增加了它的適用範圍和靈活性。本文作者創新點:將虛擬儀(yi) 器技術和近紅外光譜技術這兩(liang) 種新技術結合起來搭建的測量整粒小麥成分的係統。
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