于控制可 旋转工作台3转动使透明样品槽1侧壁外周的滤光片2转动至预设检测点处，并获取检测 器检测到的漫反射率以计算毛竹中木质素含量。
[0051] 透明样品槽1的直径5cm，滤光片贴覆在透明样品槽1侧壁的外周上，每个滤光片 的尺寸相同，且沿透明样品槽的高度方向的长度为3cm。
[0052] 20个滤光片的透过波长在竹粉近红外反射光谱中的分布情况如图2所示，分别为 llOOnm、1158nm、1198nm、1242nm、1370nm、1404nm、1646nm、1672nm、1702nm、1728nm、1898nm、 1930nm、1998nm、2052nm、2112nm、2262nm、2300nm、2356nm、2382nm 和 2498nm。
[0053] 本实施例中控制单元基于计算机实现，根据如下公式计算得到待测毛竹中的木质 素含量：
[0054] Υ*μ* = 〇· 076+11. 237Α!-40. 543Α2+56. 087Α3-32. 414Α4+20. 948Α5-
[0055] 21. 312Α6+12. 642Α7+22. 512Α8-9. 892Α9-23. 891Α10+5. 254Αη+
[0056] ，
[0057] 6· 611Α12-13· 065Α13+16· 663Α14-15· 903Α15-8· 993Α16+13· 145Α17-
[0058] 2· 700Α18+6· 880Α19-3· 438Α20
[0059] 其中，A1、A2、A3、A4、A5、A 6、A7、A8、A9、A10、A 11、A12、A13、A14、A15、A 16、A17、A18、A19和 A 20 分别为待测毛竹在20个透过波长处的吸光度，且波长依次增大（即从A 2。对应的透过 波长依次增大），吸光度根据相应透过波长处的漫反射率计算得到。
[0060] 针对任意一个透过波长，待测毛竹在该透过波长处的吸光度A利用公式：
[0061] A = log(l/R)
[0062] 计算得到，其中，R为待测毛竹在该透过波长处漫反射率，根据待测毛竹的漫反射 光谱得到。
[0063] 利用本实施例的检测系统进检测毛竹中木质素含量时，进行如下操作：
[0064] 步骤1 :将待测毛竹进行风干，先节切成细小的块状，再用研磨机 (Tissuelyser-48,中国上海）进行研磨。用60目和40目的筛子进行粒径尺寸的筛选，选 取250 μ m至380 μ m间的粉末；
[0065] 步骤2 :选取研磨后的粉末均匀倒入直径5cm的透明样品槽1中（即使粉末在透 明样品槽底部平铺），当竹粉堆积高度达3cm后停止；
[0066] 步骤3 :通过控制单元控制可旋转样品台转动使透明样品槽侧壁外周的所有滤光 片依次转动至预设检测点处，并获取检测器检测到的漫反射率以计算毛竹中木质素含量并 通过显示模块显示给用户（检测员）。
[0067] 为验证本实施例的方法的有效性和可靠性，本实施例中分别选取浙江景宁县和四 川广安的毛竹，选取不同年份（1-5年）不同部位（基部、中部、顶部、竹节）的毛竹样本共 计171个样本。
[0068] 然后将所有样本进行风干，先节切成细小的块状，再用研磨机（Tissuelyser-48， 中国上海）进行研磨。用60目和40目的筛子进行粒径尺寸的筛选以选取250 μπι至380 μπι 间的粉末。
[0069] 针对每一个样本的粉末，利用一部分采用范氏（Van Soest)的洗涤纤维分析法检 测样本的粉末中木质素含量。根据检测得到的木质素含量的大小将171个样本根据按照从 小到大的顺序进行排序，然后按排序结果以三个为一组进行划分得到57个组，从每一组中 选择中间样本（即该组中位于中间的测试样本）作为预测集（57个样），剩余为建模集（114 个样），用以全面评估模型的精度。
[0070] 针对每个样本，利用剩余的粉末，利用本实施例的检测系统和方法检测木质素含 量。
[0071] 以采用本实施例的方法检测得到的木质素含量作为毛竹样本的木质素含量 的预测值，以采用范氏（Van Soest)的洗涤纤维分析法检测得到的木质素含量作为实际值。
[0072] 图3为本实施例中建模集与预测集中各个测试样本的木质素含量的预测值与实 际值的散点分布图，其中，圆代表建模集中的测试样本，叉代表预测集中的测试样本，横坐 标代表测试样本的木质素含量真实值（即实际值），纵坐标代表采用预测值。从图3可以 看出，采用上述方法得到的建模集和预测集样本的木质素含量预测值与真实值呈明显的线 性关系，且各集的相关系数见表1，决定系数在〇. 75以上，决定系数为在因变量的总平方和 中，由自变量引起的平方和所占的比例，其值越大越大，自变量对因变量的解释程度越高， 均方根误差为预测值与真值偏差的平方和与观测次数间比值的平方根，它能够很好地反映 出预测的精确度，值越小精度越高，表明上述方法是可靠的。
[0073] 表 1
[0074]
[0075] 以上所述的【具体实施方式】对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理 解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范 围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种毛竹中木质素含量的检测系统，其特征在于，包括： 透明样品槽，其侧壁外周沿周向均匀设有20个透过波长不同的滤光片， 可旋转工作台，用于承载所述透明样品槽； 光源，用于照射预设检测点； 检测器，用于检测在光源照射下预设检测点处的漫反射率； 控制单元，用于控制可旋转工作台转动使透明样品槽侧壁外周的滤光片转动至预设检 测点处，并获取检测器检测到的漫反射率以计算毛竹中木质素含量。2. 如权利要求1所述的毛竹中木质素含量的检测系统，其特征在于，20个滤光片的透 过波长分别为 I l〇〇nm、1158nm、1198nm、1242nm、1370nm、1404nm、1646nm、1672nm、1702nm、 1728nm、1898nm、1930nm、1998nm、2052nm、2112nm、2262nm、2300nm、2356nm、2382nm 和 2498nm〇3. 如权利要求2所述的毛竹中木质素含量的检测系统，其特征在于，所述控制单元根 据如下公式计算得到待测毛竹中的木质素含量： y*M? = 〇? 076+11. 237A!-40. 543A2+56. 087A3-32. 414A4+20. 948A5- 21. 312A6+12. 642A7+22. 512A8-9. 892Ag-23. 891A10+5. 254An+ 6. 611A12-13. 065A13+16. 663A14-15. 903A15-8. 993A16+13. 145A17- 2. 700A18+6. 880A19-3. 438A20 其中，A1、A2、A3、A4、A 5、A6、A7、A8、A9、A 1CI、A11、A12、A13、A14、A 15、A16、A17、A18、A19和 A 2。分力lj 为待测毛竹在20个透过波长处的吸光度，且波长依次增大，所述吸光度根据相应透过波长 处的漫反射率计算得到。4. 如权利要求3所述的毛竹中木质素含量的检测系统，其特征在于，针对任意一个透 过波长，待测毛竹在该透过波长处的吸光度A利用公式： A = log(l/R) 计算得到，其中，R为待测毛竹在该透过波长处漫反射率，根据待测毛竹的漫反射光谱 得到。5. 如权利要求1~4中任意一中所述的毛竹中木质素含量的检测系统，其特征在于，其 特征在于，各个滤光片贴覆在透明样品槽的其侧壁外周上，且沿透明样品槽高度方向的长 度为3~5cm。6. -种基于权利要求1~5中任意一项所述的检测系统的毛竹中木质素含量的检测方 法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 待测毛竹风干磨粉以得到待测毛竹粉末； (2) 将待测毛竹粉末放入透明样品槽中，通过控制单元控制可旋转工作台转动，得到 20个滤光片在预设检测点处的漫反射率并计算得到毛竹中木质素含量。7. 如权利要求6所述的毛竹中木质素含量的检测方法，其特征在于，待测毛竹粉末的 粒径为250 ym至380 ym。8. 如权利要求6所述的毛竹中木质素含量的检测方法，其特征在于，所述步骤（2)中将 待测毛竹粉末放入透明样品槽中使待测毛竹粉末的高度为3~5cm。
【专利摘要】本发明公开了一种毛竹中木质素含量的检测系统级方法，该检测系统包括透明样品槽，其侧壁外周的底部均匀设有20个透过波长不同的滤光片，可旋转工作台，用于承载所述透明样品槽；光源，用于照射预设检测点；检测器，用于检测在光源照射下预设检测点处的漫反射率；控制单元，用于控制可旋转工作台转动使透明样品槽侧壁外周的滤光片转动至预设检测点处，并获取检测器检测到的漫反射率以计算毛竹中木质素含量。本发明的检测系统和方法可快速有效地实现毛竹中木质素含量的快速、无损、低成本、环保地检测，这为快速获取毛竹组成成分的信息，指导后期毛竹的利用加工起着巨大的作用，且系统结构简单，易于操作，维护成本低廉。
【IPC分类】G01N21/359, G01N21/3563
【公开号】CN105158192
【申请号】CN201510548280
【发明人】李晓丽, 周瑞清, 何勇, 聂鹏程, 孙婵骏, 周斌雄
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月31日