近日，中国农业大学工学院李永玉教授团队成功研制便携式双档位柑橘多品质无损检测装置，这是该校在农产品品质无损检测领域推出的新一代轻量化检测仪器，可覆盖25-95mm全果径区间水果的内部品质无损检测，破解了传统设备无法适配大小差异果品、现场检测精度不足的行业痛点，相关研发成果及试验数据已发表于权威期刊《农业工程学报》2023年第39卷第23期（DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.202309146）。
一、研发背景：填补多规格果品现场检测技术空白
我国是全球水果生产与消费第一大国，柑橘、苹果、梨等大宗水果产后分选环节中，可溶性固形物（糖度）、水分含量、内部褐变、黑心病害等内部品质指标，是决定果品等级与市场售价的核心依据。传统侵入式检测需破坏果品样本，仅能实现抽样检测；现有商用无损设备多针对单一果径设计，无法兼顾砂糖橘等小果径果品与沃柑、脐橙等大果径果品的统一检测需求，设备通用性差、田间便携性不足。
针对上述行业痛点，中国农业大学工学院李永玉教授团队依托国家重点研发计划项目“特色粮油果蔬特征品质多光谱快速智能识别技术与装备研发”（2022.06.27-2026.11.30），结合团队近十年农畜产品无损检测技术积累，开展定向攻关，最终完成新一代便携式无损检测仪器的结构设计、算法优化与田间试验验证。
二、仪器核心参数与技术指标
该仪器集成光源模块、光谱采集模块、控制显示模块及供电模块，整体尺寸为160mm×80mm×65mm，整机重量仅390g，手持便携性大幅优于传统台式检测设备，适配果园田间、收购站点、批发市场等多场景现场检测。
核心技术与检测精度经标准化试验验证，关键数据如下：
- 适配果径范围：25mm-95mm，覆盖砂糖橘、沃柑、脐橙、小柑橘等全品类柑橘果品，为目前国内同类型便携设备覆盖果径区间最广型号；
- 检测原理：采用双档位专用探头，在果品赤道部位每隔120°采集光谱，取平均光谱作为原始数据，结合标准正态变量变换（SNV）、多元散射校正（MSC）预处理算法优化数据精度；
- 糖度（SSC）检测精度：沃柑验证集相关系数0.937，均方根误差0.382°Brix；砂糖橘验证集相关系数0.921，均方根误差0.460°Brix；
- 水分检测精度：沃柑验证集相关系数0.951，均方根误差0.491%；砂糖橘验证集相关系数0.935，均方根误差0.673%；
- 稳定性指标：沃柑糖度、水分检测平均变异系数分别为0.024%、0.022%；砂糖橘对应指标为0.014%、0.020%，设备检测稳定性达到工业分级标准；
- 检测效率：单果一键式检测，单次检测耗时≤2秒，无需样品预处理，支持现场实时出数。
三、核心创新点与团队解读
该仪器最核心的创新为双档位可调探头设计，区别于传统设备固定孔径的采集模式，可根据果品直径自动切换光谱采集档位，解决了小果径果品光谱信号弱、大果径果品采集盲区的技术难题，这也是该设备能实现全果径覆盖检测的关键。
项目负责人李永玉教授（中国农业大学工学院博导，农产品品质安全无损检测方向学科带头人）表示：“此前团队研发的多款果蔬检测设备多针对单一品类定制，而这款新一代仪器聚焦产业实际痛点，兼顾了便携性、通用性与高精度。我们通过CARS特征波长筛选算法剔除无效光谱信息，在轻量化硬件上实现了接近台式设备的检测精度，真正实现了从实验室精准检测到田间现场应用的落地。”
除硬件创新外，团队配套开发了专用嵌入式分析软件，已取得计算机软件著作权（柑橘多品质检测软件，2023SR0577341），实现光谱数据自动处理、品质指标实时输出、检测数据本地存储溯源，补齐了国产便携检测设备“硬件强、软件弱”的短板。
四、应用价值与产业前景
据中国农业大学工学院科研成果公示信息显示，该仪器已完成广西武鸣、云南砂糖橘主产区的田间示范试验，累计完成超2000份果品样本检测，现场检测合格率与实验室理化检测吻合度达98.2%。相较于传统人工凭外观、口感分选模式，该设备可提前识别内部隐性病害果品，减少产后损耗，预计可帮助柑橘产业降低分选误判率15%以上。
在此之前，中国农业大学无损检测团队已累计研发在线式苹果多品质检测系统、西瓜成熟度无损分级APP等多款成果，授权相关专利、软著超20项，部分成果曾获国家技术发明奖二等奖、教育部科技进步奖一等奖。此次新一代便携式仪器的推出，进一步完善了该校“田间便携+产线在线”的全场景水果无损检测装备体系。
李永玉团队透露，下一步将基于现有技术迭代升级，将检测品类拓展至苹果、梨、牛油果等常见水果，优化设备续航能力，推动仪器规模化量产，助力我国水果产业实现精准分级、优质优价，赋能农产品产后提质增效。
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