JPH08320290A - 近赤外線分光分析装置 - Google Patents

近赤外線分光分析装置

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JPH08320290A
JPH08320290A JP14945995A JP14945995A JPH08320290A JP H08320290 A JPH08320290 A JP H08320290A JP 14945995 A JP14945995 A JP 14945995A JP 14945995 A JP14945995 A JP 14945995A JP H08320290 A JPH08320290 A JP H08320290A
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JP
Japan
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sample
measurement
measurements
light
rice
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Withdrawn
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JP14945995A
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English (en)
Inventor
Sadakazu Fujioka
定和 藤岡
Taiichi Mori
泰一 森
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Iseki & Co Ltd
Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Original Assignee
Iseki & Co Ltd
Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】分光分析機において、適正な測定回数を設定す
ることにより、過度な時間をかけなくても所定の分析精
度を達成できるようにすることを目的とする。 【構成】試料を試料部3の試料容器に投入し、まず、分
光器2において光源7から発せられた光をレンズ8によ
り平行光線にし、これをチョッパホイール9の回転によ
り周期的に分断した後、スリット10を通して純度の高
い単色光にする。この単色光を試料部3の投光面に照射
し、各々の波長における試料からの拡散反射光を集光凹
面鏡15で集光し、さらに集光凸面鏡13で集光して光
電センサ14に投光する。光電センサ14が受光した拡
散反射光は、増幅器16により増幅し、A/D変換器1
7によりデジタル信号に変換し、CPU18により測定
試料の成分濃度を計算する。CPU18では、各種試料
の成分毎に所定の濃度分析精度達成に必要な基準測定回
数を設定すると共に、指定された試料およびその成分と
それらの基準測定回数から分析に必要な最大測定回数を
設定し、この最大測定回数によって測定回数を決定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、近赤外吸収スペクトル
を利用して試料の成分組成を分析する近赤外線分光分析
機の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】近赤外吸収スペクトルの測定は通常複数
回行い、測定データの平均値から試料の成分組成を分析
する。この測定は分析する試料や成分によって所定精度
に達する測定回数が異なり、測定データのばらつきが大
きい試料や成分ほど測定回数を多く必要とする。このた
め、特開平6−241991号公報の例では測定データ
の分散があらかじめ設定した値より小さくなるまで測定
を行い、それ以上の回数を必要測定回数として設定して
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような測
定データの分散により必要測定回数を設定する方法で
は、例えば成分の違うサンプルを混合したような場合、
試料のばらつきが大きいため、測定データが収束せず、
何回も測定して必要以上の時間を費してしまう。また、
このような場合、試料のばらつきが大きいことを表示す
ることも、分析結果の適正な表示として大切である。
【0004】本発明は、このような問題に鑑み、適正な
測定回数を設定することにより、過度な時間をかけなく
ても所定の分析精度を達成できるようにすることを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は以下のように構成した。
【0006】すなわち、近赤外吸収スペクトルを利用し
て試料の成分組成を分析する分光分析機において、各種
試料の成分毎に所定の濃度分析精度達成に必要な基準測
定回数を設定する基準測定回数設定手段と、分析する試
料およびその成分を指定する分析試料成分指定手段と、
指定された試料およびその成分とそれらの基準測定回数
から分析に必要な最大測定回数を設定する最大測定回数
設定手段と、この最大測定回数によって測定回数を決定
する測定回数決定手段と、を備えることを特徴とする近
赤外線分光分析装置である。
【0007】
【作用】基準測定回数設定手段は、各種試料の成分毎に
所定の濃度分析精度達成に必要な基準測定回数を設定す
る。分析試料成分指定手段は、分析する試料およびその
成分を指定する。最大測定回数設定手段は、指定された
試料およびその成分とそれらの基準測定回数から分析に
必要な最大測定回数を設定する。測定回数決定手段は、
この最大測定回数によって測定回数を決定する。
【0008】
【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。
【0009】図1に本発明の実施例の近赤外線分光分析
装置の構成図を示す。近赤外線分光分析装置1は測定光
線を生成する分光器2と、試料を収納する試料部3と、
測定光線を試料に投光する投光部4と、その反射光を集
光する集光部5と、集光した反射光を分析する分析器6
から構成される。
【0010】分光器2は光源7と、レンズ8と、チョッ
パホイール9と、スリット10から構成され、これらを
光源7の光軸a線上に一列に配列する。また、チョッパ
ホイール9はチョッパホイール9の円周端部が光軸aを
遮断する位置に配置する。
【0011】投光部4は反射鏡11と、投光レンズ12
から構成され、反射鏡11は光軸a線上に光軸aに対し
斜め45°の角度で設置し、投光レンズ12は光軸aの
反射光軸b線上に配列する。
【0012】集光部5は集光凸面鏡13と、光電センサ
14と、集光凹面鏡15から構成され、これらを反射光
軸b線上に一列に配列する。また、光電センサ14は集
光凹面鏡15の焦点位置に配置する。
【0013】分析器6は増幅器16と、A/D変換器1
7と、CPU18から構成され、それぞれを電気的に接
続する。
【0014】本発明の実施例は以上のような構成で、試
料を試料部3の試料容器に投入して以下のようにして試
料を測定する。まず、分光器2において光源7から発せ
られた光をレンズ8により平行光線にし、この平行光線
をチョッパホイール9の回転により周期的に分断した
後、スリット10を通して純度の高い単色光にする。
【0015】この単色光を試料部3の投光面に照射し、
各々の波長における試料からの拡散反射光を集光凹面鏡
15で集光し、集光した拡散反射光をさらに集光凸面鏡
13で集光して光電センサ14に投光する。
【0016】光電センサ14が受光した拡散反射光は、
増幅器16により増幅し、A/D変換器17によりデジ
タル信号に変換し、CPU18により吸光度を算出して
測定試料の成分濃度を計算する。
【0017】試料の測定は以上のようにして行うが、測
定回数の決定処理について図2に示すフローチャートを
参照して説明する。
【0018】測定回数の決定処理では、あらかじめ各種
試料の成分毎に所定の濃度分析精度達成に必要な基準測
定回数を設定する。基準測定回数は、籾、玄米、白米な
どの試料と、その水分、たんぱく、アミロースなどの成
分それぞれに、例えば玄米の組成分析に関しては、水分
−12回、たんぱく−24回、アミロース−32回とい
うように設定し、たんぱくの組成分析に関しては、籾−
32回、玄米−24回、白米−12回というように設定
する。
【0019】あらかじめ、各種試料の成分毎に所定の濃
度分析精度達成に必要な基準測定回数を設定したら以下
のようにして測定回数の決定処理を行う。まず、分析す
る試料およびその成分を指定する(S1)。分析する試
料としては、例えば籾、玄米、白米などを指定し、成分
としては水分、たんぱく、アミロースなどを指定する。
この場合、例えば、水分のみ、水分とたんぱく、水分と
たんぱくとアミロースというように選択項目をパターン
化してもよい。
【0020】次に、あらかじめ各種試料の成分毎に設定
した基準測定回数と、S1で指定した試料およびその成
分から、分析に必要な最大測定回数を設定する(S
2)。例えば、玄米のたんぱく濃度を分析する場合、前
記の基準測定回数例から、最大測定回数として24回を
設定する。
【0021】ここで、前述の試料測定処理を行い(S
3)、測定する毎にその測定回数をカウントアップし
(S4)、その後で、測定回数のカウント値と最大測定
回数を比較し(S5)、カウント値が最大測定回数に達
しないときは、S3に戻って次の試料測定処理を行い、
カウント値が最大測定回数に達したときは、測定データ
の平均値と分散を計算し(S6)、それを分析結果とし
て表示する(S7)。この時、カウント値が最大測定回
数に達しても、測定データの分散があらかじめ設定した
値より小さくならないときは、特別にばらつきが大きい
ことを表示して処理を終了する。
【0022】本発明の実施例の近赤外線分光分析装置は
以上のような構成で、例えば、米の含有成分として水
分、たんぱく、アミロースなど、また、品質値として食
味値、粘り指標、硬さ指標などの各分析要素に対し所定
の分析精度達成に必要な基準測定回数を設定すると共
に、分析する試料およびその成分から分析に必要な最大
測定回数を設定し、この最大測定回数によって測定回数
を決定する。従って、過度な時間をかけなくても適正な
分析精度で分析することができる。また、特定の成分を
知りたい場合は、あらかじめその成分の基準測定回数が
設定されているので、必要最小限度の測定回数で効率よ
く分析することができる。
【0023】次に、本発明の近赤外線分光分析装置に関
連する精米歩留測定装置について、図3に示すフローチ
ャートを参照して説明する。精米歩留測定装置は、ま
ず、精米機に投入する玄米のスペクトルAを測定し(S
1)、次に、精米機が排出する白米のスペクトルBを測
定する(S2)。白米の2次微分スペクトルは、図4に
示すように、1,690〜1,800nm、2,260
〜2,400nmの領域において玄米とは異なる特徴的
な波形となるので、この微小波長区間において、例えば
スペクトルAとスペクトルBのスカラー積を計算し、こ
のスカラー積が1に近いかどうかによって類似性を比較
し(S3)、この類似性から、投入玄米重量に対する排
出白米重量の率で定義される精米歩留りを計算し(S
4)、結果をモニタに表示する(S5)。
【0024】従来、重量計で投入玄米と排出白米の重量
を計測して、精米歩留りを計算する方法が考えられてい
た。しかし、この方法では迅速性に欠け、また、重量計
を必要とするなど無駄が多かった。この精米歩留測定装
置によれば、投入玄米と排出白米のスペクトルの差から
精米歩留りを計算するので、重量計を必要とするなどの
問題を解消することができる。なお、精米時には米から
水分が減少するので、この分補正した方が、より精米歩
留りの計算精度が高くなる。
【0025】次に、本発明の近赤外線分光分析装置に関
連するもち米品質測定装置について説明する。もち米が
乾いて乳白色の状態にあるとき、はぜているというが、
もち米の品質を近赤外線により分析するとき、生籾や半
乾籾、あるいは、はぜていないもち米などは、はぜてい
るもち米に比べ、図5に示すように、光の吸光度が異な
り、分析結果がばらついて安定性に欠ける。
【0026】そこでこのもち米品質測定装置は、近赤外
線スペクトルにより、この光の吸光度を知り、もち米に
近赤外線を照射して成分や品質を測定するときに使用す
る検量線を、もち米のはぜこみレベルに応じて補正する
ことを特徴とする。従って、このもち米品質測定装置に
よれば、もち米の状態に起因する光の吸光度の変動によ
る影響を除去することができる。
【0027】図6に示すフローチャートを参照して、こ
のもち米品質測定装置の補正処理について説明する。ま
ず、近赤外線分光分析装置により試料測定処理を行い、
分光データを検出し(S1)、測定する毎にその測定回
数をカウントアップし(S2)、その後で、測定回数の
カウント値と最大測定回数を比較し(S3)、カウント
値が最大測定回数に達しないときは、S1に戻って次の
試料測定処理を行い、カウント値が最大測定回数に達し
たときは、測定データの平均値と分散を計算する(S
4)。ここで、ある特定波長、例えば分析する試料の成
分によらない中立帯を選択して次の式で表されるはぜこ
みレベルRを計算する(S5)。 R =(ODN −KO )/KE ここでODN は中立帯の吸光度、KO 、KE は定数であ
り、R=0のときは、はぜこみ100%、R=1のとき
は、はぜこみ0%、その他のときは、はぜているもち米
とはぜていないもち米が混合された状態となる。次に、
はぜこみレベルなしのときの各分析要素の補正値、αi
を計算し(S6)、この補正値αi を加味した各分析要
素の計算を次の式で行い(S7)、 yi = f(ODj ) + αi ・R それを分析結果として表示する(S8)。
【0028】次に、本発明の近赤外線分光分析装置に関
連する穀物品質評価装置について説明する。この穀物品
質評価装置は、例えば米の食味や粘り、あるいは小麦の
加工適正などを評価するものであって、穀物収穫後の乾
燥から貯蔵に至る過程で決まる要素(以下、ポストハー
ベスト要素という)を加味する評価値と、加味しない評
価値を利用者の指定により切換えて表示することを特徴
とする。
【0029】このポストハーベスト要素には水分値や例
えば脂肪酸度、過酸化度、ビタミンB1の減少度など貯
蔵中の劣化指標、あるいは砕粒率、粒径、粒径分布など
の形状情報がある。
【0030】従来、穀物品質評価装置の品質評価値はさ
まざまな要素で構成されているので利用者によっては評
価しづらかったり、なぜ評価値が高いのか、あるいは低
いのかが明らかでなかった。また特に、ポストハーベス
ト要素が明確でなかったので評価結果を見て収穫後の人
為的改善方法を検討するのが困難であった。
【0031】この穀物品質評価装置によれば、ポストハ
ーベスト要素を加味する評価値と、加味しない評価値の
2つの評価値を表示している。従って、この2つの評価
値の違いから以下に述べるように収穫後の要素による問
題が明確になると共に、生産者の栽培条件の良否も明ら
かになる。例えば、玄米を測定する場合、水分値を加味
すると過乾燥米などは低い評価値となり、このまま精米
したのでは良くないことが分かる。このため、玄米調質
をする必要があると判断される。一方、水分値を加味し
ない評価値が高ければ、栽培条件は良好と判断され、水
分調質をすることで高食味白米の生産が可能であること
が分かる。以上の判断は水分値の所定基準値をもとに行
ってもよい。貯蔵中の劣化指標については、貯蔵条件を
改善する必要のあることが明らかになると共に、加工者
側にとっても、安易な混合をしないことや、特に玄米に
関しては、精白度を通常より上げる必要のあることなど
が明確になる。小麦粉については、その粒径や粒径分布
によって、めん加工の適正が違うことから、用途をかえ
た管理方法が明らかとなる。
【0032】次に、本発明の近赤外線分光分析装置に関
連する粒状物の分光分析方法について説明する。この場
合の粒状物の分光分析方法は、測定する粒状物を真空包
装することを特徴とする。粒状物の測定には光ファイバ
ーインタラクタンス(透過/反射)型プローブを用い、
粒状物を真空包装したパック表面に光ファイバーの先端
を軽く接触させた状態でスペクトルを測定する。
【0033】従来、粒状物を所定の容器に入れるか、あ
るいはそのままの状態で光ファイバーの先端を接触させ
てスペクトルを測定していたが、この方法だと粒状物を
容器に充填したときの粗密加減や、光ファイバーを接触
させたときの粒との位置関係が一定しないことなどによ
り、測定データにばらつきがあった。この粒状物を真空
包装する分光分析方法によれば、測定する粒状物の粗密
加減や粒との位置関係が安定し、測定データのばらつき
を抑えることができるという効果を奏する。
【0034】
【発明の効果】近赤外吸収スペクトルを利用して試料の
成分組成を分析する分光分析機において、従来の、測定
データの分散があらかじめ設定した値より小さくなるま
で測定を行うという方法では、例えば新米と古米をブレ
ンドしたものは、その脂肪酸度が大きくばらつくので、
必要以上に測定時間をかけ過ぎてしまう。本発明の近赤
外線分光分析装置は以上のような構成で、各種試料の成
分毎に所定の濃度分析精度達成に必要な基準測定回数を
設定すると共に、指定された試料およびその成分とそれ
らの基準測定回数から分析に必要な最大測定回数を設定
し、この最大測定回数によって測定回数を決定する。従
って、本発明によれば、必要最小限度の測定回数が設定
されるので、ある程度の測定精度を保ちながら測定時間
を短縮することができる。また、測定データとして試料
のばらつきについても表示されるので、測定した試料が
ばらつきのある試料であるかどうかも知ることができ、
利用者にとって好都合である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の近赤外線分光分析装置の構成
図である。
【図2】本発明の実施例の測定回数の決定処理のフロー
チャートである。
【図3】本発明に関連した実施例の精米歩留測定処理の
フローチャートである。
【図4】玄米と白米の吸収スペクトルである。
【図5】はぜていないもち米とはぜているもち米の吸収
スペクトルである。
【図6】本発明に関連した実施例のもち米品質測定処理
のフローチャートである。
【符号の説明】
1 近赤外線分光分析装置 2 分光器 3 試料部 4 投光部 5 集光部 6 分析器 7 光源 8 レンズ 9 チョッパホイール 10 スリット 11 反射鏡 12 投光レンズ 13 集光凸面鏡 14 光電センサ 15 集光凹面鏡 16 増幅器 17 A/D変換器 18 CPU

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 近赤外吸収スペクトルを利用して試料の
    成分組成を分析する分光分析機において、 各種試料の成分毎に所定の濃度分析精度達成に必要な基
    準測定回数を設定する基準測定回数設定手段と、 分析する試料およびその成分を指定する分析試料成分指
    定手段と、 指定された試料およびその成分とそれらの基準測定回数
    から分析に必要な最大測定回数を設定する最大測定回数
    設定手段と、 この最大測定回数によって測定回数を決定する測定回数
    決定手段と、を備えることを特徴とする近赤外線分光分
    析装置。
JP14945995A 1995-05-24 1995-05-24 近赤外線分光分析装置 Withdrawn JPH08320290A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110208212A (zh) * 2019-07-04 2019-09-06 中南林业科技大学 一种近红外光谱全方位无损检测装置及控制方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110208212A (zh) * 2019-07-04 2019-09-06 中南林业科技大学 一种近红外光谱全方位无损检测装置及控制方法
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