题目茶叶加工过程中叶片含水率的光谱特征 及其无损快速检测机理实验报告
姓名与学号 蒋昊铮 3120100277
指导教师 李晓丽
年级与专业大四 生物系统工程
所在学院 生物系统工程与食品科学学院
专业：生物系统工程 姓名：蒋昊铮 学号：3120100277 日期：201509 地点：生工食品大楼 实验报告
课程名称：生物系统信息采集综合设计指导老师：李晓丽成绩：
实验名称：茶叶加工过程中叶片含水率的光谱特征及其无损快速检测机理
实验类型：实验及数据处理同组学生姓名：曾昱深王佳昀高源冯焯孙谷浩柳子易
一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备及材料（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论与心得八、附录
一、实验目的和要求
茶叶含水率是影响茶叶加工品质的一项重要指标。目前茶叶含水率的准确测量都是采用烘干称质量法，这种方法测量时间长，至少需要1到2个小时。而且高温烘干过程破坏了茶叶的营养成分，导致了测试样本不能再食用，无法满足茶叶加工过程实时检测的需要。
本实验为了实现茶叶加工过程中含水率的快速无损检测，采用近红外光谱仪。近红外光谱仪主要用于分子结构理论的研究。近红外区的光谱吸收带由有机物质中能量较高的化学键（主要是 CH、OH、NH）在中红外光谱区基频吸收的倍频、合频和差频吸收带叠加而成的。另外近红外光谱分析具有速度快、效率高、成本低、测试重现性好、测量方便等特点。
二、实验内容和原理
本实验利用近红外光谱仪获取茶叶的光谱信息，利用电子分析天平获取含水率变化情况，通过SVM(Support Vector Machine)等方法将光谱信息数据和含水率变化数据建立模型，从而实现茶叶加工过程中叶片含水率无损快速检测。
近红外光谱仪的基本工作原理：波长在700nm–2500nm 的光谱为近红外光谱。它是一种既快速（十到二十秒钟）又简便（不需作样品前处理）的测试手段, 这种方法的特点是对样品作一步式组份（需测的浓度大于0.01%）分析而不需破坏样品。如果产品颜色是质量指标之一、您可选400nm-1,100nm 的图谱数据作鉴定。近红外光谱仪适用于对含有C-H, N-H, O-H 和S-H 化学键的化合物作组份分析。在700–2500nm的近红外波长范围内,含有上述化合键的物质（药品、烟草、食品、农作物、聚合物、石油化工产品等）会产生吸收。 含水量测量方法：称取试样于已知质量的烘皿中，置于103°C士2°C干燥箱内（皿盖打开斜至皿边）。加热4小时，加盖取出，于干燥器内冷却至室温，称量。再置于干燥箱中加热1h，加盖取出，于干燥器内冷却,称量(准确至0.001g)。重复加热1h的操作，直至连续两次称量差不超过 0.005 g，即为恒重，以最小称量为准。 数据可视化：这是对数据进行初步分析的方法。
SVM(Support Vector Machine)：这是一种支持向量机、适合高维数据的机器学习方法
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三、主要仪器设备及材料
(1)主要仪器设备：近红外光谱仪，电子分析天平，烘箱（55摄氏度，103摄氏度）。
(2)实验材料：茶叶样品来自浙江大学生物系统工程与食品科学学院院楼前茶树。50份单片样品，50份双片重叠样品，50份四片重叠样品，总共150份样品。
四、操作方法和实验步骤
1) 采摘茶叶，做正式实验前预备工作：对于双片重叠的样品和四片重叠的样品，选出叶片大小相近的重叠起来；对单片茶叶标号从1-1到1-50；对双片树叶标为2-1到2-50并且有两片标号一样的茶叶，总共100片；对四片茶叶标为4-1到4-50并且有两片标号一样的茶叶，总共200片；单片茶叶分别5片放入一个信封，需要注意分散，总共10个信封；双片茶叶重叠放入信封，每两片一封，总共50个信封；双片茶叶重叠放入信封，每四片一封，总共50个信封。
2) 测量单片茶叶每片的初始质量以及光谱信息，双片茶叶一起的初始质量以及光谱信息，
四片茶叶一起的初始质量以及光谱信息，得到第一组数据。
3) 第一次55摄氏度条件下烘20分钟，然后按照第二步开始测量得到第二组数据；第二次到第五次55摄氏度下烘10分钟按照第二步开始测量得到第三到六组数据。
4) 第六次103摄氏度下烘120分钟后冷却，按照第二步开始测量得到第七组数据。
5) 第七次烘干完全重复第四步，得到第八组数据。若第七八组数据相同，则不再重复；若不同，继续重复第五步。
五、实验数据记录和处理
由于我们的数据量较大，所以我们只呈现数据可视化后的结果。 1) 一片茶叶
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