第32卷，第1期 2012年1月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
用于水果品质检测的小型成像光谱仪刘玉娟1.2，唐玉国1，崔继承1,2，巴音贺希格 1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033 2.中国科学院研究生院，北京100049
Vol. 32,No. 1,pp283-286
January，2012
摘要利用成像光谱可同时获得水果的成像信息和光谱信息，实现水果外部和内部品质的高精度、无损伤、无污染的大面积瞬态检测。为了获得水果的成像光谱，设计了一种以自主研发的凸面光棚作为核心元件的小型成像光谱仪，它具有成像质量好、体积小、重量轻等优点，光谱分辨率在578nm波长处达2.1nm，光谱谱线弯曲和色畸变均小于0.6%。对该小型成像光谱仪进行了检测和草果成像光谱测量实验，结果表
明：该成像光谱仪满足设计要求且可以快速的获得革果的高精度成像光谱，从而进行水果的品质检测。关键词成像光谱仪；水果品质；无损检测；凸面光栅
中图分类号：TH744
引言
文献标识码：ADOI10.3964/j.issn.1000-0593(2012)01-0283-04
结果，具有高精度、无损伤、无污染等优点，国内外开展了相关研究并取得了一定的研究成果[3-]。基于成像光谱技术的成像光谱仪是获得成像光谱的重要仪器。成像光谱仪由前
我国是世界水果生产大国，但水果出口仅占总产量2% 左右，远远低于9%～10%的世界平均水平，主要限制因素是水果分级水平。水果的品质是水果分级的主要依据，无损检测是水果品质检测技术的发展趋势。水果品质无损检测是应用一定的检测手段和分析方法对水果的品质进行无损伤测量，依据测量结果和评价标准对水果品质傲出评价的过程。目前水果品质的无损检测一般是利用水果的电学、声学、光学特性等技术对水果品质进行检测。近年来，大量的研究利用可见/近红外波谱信息进行水果蔬菜的内部品质、缺陷和农药含量等的瞬态无损伤检测。但在利用测谱学探测材料的内部品质过程中，测量的是物体小视场内的反射或透射可见近红外光谱，其探测面非常小甚至仅为一点。成像光语或高光错成像是利用物体全部表面信息对其内部品质进行评估，具有高精度预测微小细节的优点，优于测谱学分析，近年来受到食品研究者的关注，
成像光谱技术作为一种起源于遥感领域的新型分析技术，在获得探测目标的空间成像信息的同时获得探测目标的光语信息，可以同时进行成像和光谱的测量，在地质、植被、生态环境、城市以及军事等领域，发挥着十分巨大的作用。将成像光谱技术应用于水果品质无损检测中，通过成像光谱数据立方可同时得到水果外部和内部品质"图谱合一"的检测
收稿日期：2011-03-15，修订日期：2011-07-28
置成像光学系统和光谱仪系统组成，光谱仪系统是成像光谱仪的关键部分，常见的分光模式有色散校镜、干涉滤光片、平面闪耀光栅等()。凸面光栅成像光谱仪则是采用凸面光栅为分光元件的Offner同心分光系统，该系统无象散、谱线弯曲小、色畸变小、结构简单，易于实现小型化(")。近年来，随着光概制造技术的发展，凸面光栅成像光谱仪逐渐从理论研究走向实际应用[°10]。凸面光成像光谱仪的成像质量好、易于实现小型化特性使其尤其适合小型的成像光谱测量应用。
本文以自主研发的凸面光栅作为核心元件设计了一种用于获取水果成像光谱的小型凸面光成像光谱仪，并利用凸面光据成像光谱仪进行了富士苹果的成像光谱测量实验，克服了传统近红外光谱检测探测面积小，难以实现大面积瞬态检测的缺点，这对水果品质无损检测具有重要意义。
1小型凸面光栅成像光谱仪的设计 1.1凸面光概成像光谱仪的基本原理
凸面光栅成像光谱仪的前置成像系统和光谱仪系统通过狭缝有机的连结起来。如图1所示，光源发出的光照射到水果表面，经水果表面反射后进人前置光学系统，前置系统将
基金项目：国家创新方法工作专项项目(2008IM040700)和吉林省科技支撑计划项目(20106011)资助
作者简介：刘玉娟，女，1984年生，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所博士研究生
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