JPH0763616A

JPH0763616A - 青果物の内部温度測定法

Info

Publication number: JPH0763616A
Application number: JP23537193A
Authority: JP
Inventors: Hisami Miyamoto; 久美宮本; Shinya Nakao; 進哉中尾; Yoshinobu Kitano; 欣信北野; Shigeyoshi Yamashita; 重良山下; Yutaka Nakanishi; 豊中西; Hiroyuki Honda; 博之本田
Original assignee: SAIKA GIJUTSU KENKYUSHO; WAKAYAMA PREF GOV; Wakayama Prefecture
Current assignee: SAIKA GIJUTSU KENKYUSHO; WAKAYAMA PREF GOV; Wakayama Prefecture
Priority date: 1993-08-27
Filing date: 1993-08-27
Publication date: 1995-03-10

Abstract

(57)【要約】【目的】青果物の内部温度を、非破壊で瞬時に、かつ
高精度で測定する。【構成】波長が７００〜１１００ｎｍの近赤外線を青
果物に照射し、その透過光を受光する。受光部では、青
果物の品温との単相関係数の良い波長（７８３又は８３
０ｎｍ付近の波長）における吸光度を計測する。その計
測値の２次微分値を検量線に当て嵌めて温度を算出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ミカン、リンゴ、モモ
などの青果物の内部温度を、非破壊で、瞬時に計るため
の温度測定法に関し、例えば、青果物の糖度測定におけ
る温度補償などに利用できるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、物体の表面温度を非破壊で計るた
めの温度計としては、物体から放射される赤外線を利用
したものが一般に用いられている。この赤外線温度計は
物体からの赤外線をレンズで集め、それを光電セルなど
によって電気量に換えて温度を指示させるものである。

【０００３】従来、果実などの内部温度の測定は、一般
に破壊式で行われている。即ち、サンプルとして取り出
した果実の内部に、水銀温度計などの感熱部を挿し込ん
で測定する方式である。この他、被測定物が金属の場合
には、温度による電気抵抗の変化を利用して測定する方
法も提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記の赤外
線温度計は、物体の表面から放射される赤外線を利用す
る方式である為、あくまで表面温度しか測定できず、内
部温度は計ることができない。また、内部温度の測定用
として提案されている電気抵抗式は金属体については利
用可能であるが、果物については利用できない。破壊式
では青果物の内部温度の測定は可能であるが、測定後の
青果物は商品価値が無くなるので、測定に伴う経済的損
失が大きい。

【０００５】本発明は以上の点に鑑み、青果物の内部の
温度を、非破壊で、瞬時、かつ高精度に測定する方法を
提供せんとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の内部温度測定法
の技術的手段は、被測定物に近赤外線を照射し、被測定
物を透過した光を受光して、被測定物温度との単相関の
高い波長における吸光度を計測し、その計測値から温度
を割り出すようにすることにある。

【０００７】透過方式での波長には、７８３又は８３０
ｎｍ付近を用いるのが好ましい。

【０００８】被測定物に近赤外線を照射し、被測定物か
らの拡散反射光を受光して、被測定物に近赤外線を照射
し、被測定物を透過した光を受光して、被測定物温度と
の単相関の高い波長における吸光度を計測し、その計測
値から温度を割り出すようにして、青果物の内部温度を
測定することもできる。

【０００９】反射方式での波長には、７８３、８３０、
８９９、１０３１ｎｍ付近の波長を用いるのが好まし
い。

【００１０】内部温度の割り出しには、吸光度の計測値
の２次微分値を検量線に当て嵌めて温度を算出するよう
にするのがよい。

【００１１】

【作用】本発明の内部温度測定法では、近赤外線（７０
０〜１１００ｎｍ）を被測定物である青果物に照射す
る。照射光線は、青果物内で吸収されるものを除き、一
部は反射し、他は青果物を透過する。反射光には、単に
青果物の表面で反射するものの他、青果物の内部にある
程度侵入し、内部で反射する拡散反射光が含まれる。こ
の拡散反射光や透過光は、青果物の内部を通るので、そ
の間に青果物の成分や温度などによる影響を受ける。従
ってその拡散反射光や透過光には、これらの成分などの
作用を受けたスペクトルが含まれている。

【００１２】受光部では、品温との単相関の高い波長に
おける吸光度を計測する。青果物の成分、例えば、水、
糖類、酸、繊維質、たんぱく質などの吸収スペクトル
は、各成分ごとに波長が異なるので、波長を選択するこ
とによって、これらの成分物質による影響を排除でき
る。従って、前記の如く選択した波長における吸光度は
品温のみに影響されるので、この吸光度の計測値から温
度を割り出せば、青果物の内部温度を正確に求めること
ができる。

【００１３】

【実施例】本発明の内部温度測定法を実施例について説
明する。図１は透過方式における近赤外線の吸光度測定
装置の概要である。１は光源であり、近赤外領域の波長
（７００〜１１００ｎｍ）の光線の出るもの、例えばハ
ロゲンランプなどを用いる。２は暗室、３は集光レン
ズ、４はスリット、５はフラットフィールド凹面型の回
折格子、６はラインセンサ、７は信号処理装置である。

【００１４】図１の装置では、被測定物Ａである青果物
に対して、光源１から近赤外線を照射する。この近赤外
線は青果物内を通過する間に青果物の内部性状による影
響を受けるので、その透過光にはその影響を受けたスペ
クトルが含まれている。この透過光は、レンズ３で集
め、スリット４を通し、回折格子５で分光反射させ、ラ
インセンサ６上に焦点を結ばせる。これにより、ライン
センサ６で全波長の分光スペクトルデータ（７００〜１
１００ｎｍの吸光度）を同時に計測できる。この計測値
は信号処理装置７で演算処理される。

【００１５】図２は温州ミカンについての、各波長毎の
スペクトルデータとミカン温度との単相関係数を示した
グラフである。これは、温州ミカン、各５０個を恒温ケ
ースで、１０、１５、２０、２５℃の各温度にそれぞれ
調整した上で、前記装置により全てのミカン（計２００
個）のスペクトルデータを求め、各波長におけるその計
測値と温度との相関係数を算出し、グラフ化したもので
ある。また、図３は、同様にして行った、リンゴについ
ての単相関係数のグラフである。

【００１６】図２、図３から分かるように、ミカンで
も、リンゴでも波長が７８３、８３０ｎｍ付近で単相関
係数が１又は−１に接近している。即ち、この両波長が
被測定物の種類にかかわらず、品温との相関が良いこと
を示している。

【００１７】図４は、反射方式における近赤外線の吸光
度測定装置の概要である。１１は同軸グラスファイバー
であり、中央部が投光側で、外側部が受光側である。投
光側は光源に連結され、受光側は検出器に連結されてい
る。被測定物Ａはグラスファイバー１１の上端面にセッ
トする。中央の投光側から出た光は、青果物の表面及び
内部で反射し、その表面反射光及び拡散反射光は受光側
に入る。

【００１８】この受光時には両方の反射光を同時に受光
するが、後の演算処理（スペクトルデータの２次微分）
の際に、表面反射光は消去される。なお、図４におい
て、１２は暗室、１３は被測定物支持部材である。ま
た、受光した近赤外線の分光処理し図１と同様に行う。

【００１９】図５はモモについて、図４の装置を用いて
行った単相関係数のグラフである。図５から分かるよう
に、波長が７８３，８３０，８９９，１０３１ｎｍ付近
で単相関係数が１又は−１に接近している。

【００２０】ところで、図２，図３，図５に示されるよ
うに、品温との相関の高い波長は、青果物の種類にかか
わらず一定している。その理由は次の通りである。即
ち、青果物の主成分は水であり、８５〜９０％を占めて
いる為、近赤外線のスペクトルの動向は水の影響を最も
多く受ける。そこで、水の温度を一定に保ち、測定セル
の光路長を変動させた吸収スペクトルの２次微分値を、
７００〜１１００ｎｍの波長の範囲で調べると、７２
４、７８３、８３０、８５７、８９９、９４６、９８
５、１０３１ｎｍの各波長付近で、スペクトルが一点で
交わる。これは、それらの波長が、水の量や光路長によ
る影響を全く受けない波長であることを示している。

【００２１】従って、品温との単相関が高くなる波長
は、先ず、第１にその主成分である水の量や光路長によ
る影響を受けない波長であることが必要条件となるか
ら、当然に前記の波長のいずれかとなる。ところで、前
記の波長の内、７２４ｎｍ付近の波長は青果物の他の成
分によるスペクトル吸収に大きく帰依し、また、８５７
ｎｍ付近は青果物の温度の変化に影響を受けない特異点
である。また、透過方式の場合、波長が８８０ｎｍ以上
では光の吸収が大きくて測定が難しい。従って、透過方
式では残りの７８３と８３０ｎｍ付近が、青果物の種類
にかかわらず、品温との単相関の高い波長ということに
なる。他方、反射方式では、透過方式に比べ受光量が大
きいので、８８０ｎｍ以上でも測定が可能である。た
だ、９４６と９８５ｎｍ付近は水による吸光度が高くて
データが安定しない。従って、反射方式では、残りの７
８３、８３０、８９９、１０３１ｎｍ付近が単相関が高
い波長となる。

【００２２】なお、本発明では、利用波長を７００〜１
１００ｎｍの範囲内に限定したが、その理由は、これよ
り長い波長では水による吸光度が高く、また、シリコン
型センサーの感度限界が約１１００ｎｍであり、これを
越える波長を用いると、センサーが高価となり、実用に
ならない為である。

【００２３】次に、青果物についての温度測定の試験結
果を示す。試験は図１の装置を用いた透過方式と、図４
の装置を用いた反射方式で行った。先ず、透過方式で
は、被測定青果物に、温州ミカンとリンゴとを用いた。
この青果物は恒温ケースで、１０、１５、２０、２５℃
の各温度に品温を調整し、各４個づつについて測定を行
った。

【００２４】測定方法としては、図１の装置を用い、７
８３と８３０ｎｍ付近の波長における吸光度を計測し、
その２次微分値を以下の検量線に当て嵌め、温度を算出
した。なお、この装置では測定時間が約０．２秒と短
く、測定中の品温の上昇を無視できる。検量線として
は、表３のものを用いた。なお、この検量線は別の実験
データに基ずいて、予め作成した。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】

【表３】

【００２８】

【表４】

【００２９】表１にはミカンの、表２にはリンゴの温度
測定結果が示されている。調整温度と測定温度との標準
誤差は、表４の通りである。この結果から、調整温度と
測定温度との誤差は僅かであり、本測定方法により青果
物の内部温度（正確には表面温度を含む総合的温度）を
ほぼ正確に測定できることが分かる。

【００３０】次に図４の装置を用い、反射方式で、モモ
について行った温度測定の試験結果を説明する。モモは
恒温ケースで、１７、２１、２５、３０℃の各温度に調
整した上で測定した。波長には、７８３、８３０、８９
９、１０３１ｎｍ付近を用いた。また、検量線には表６
のものを用いた。この測定試験結果は表５に示されてい
る。調整温度と測定温度との標準誤差は表７に示されて
いる。これにより、反射方式でも青果物の内部温度を正
確に測定できることが分かる。

【００３１】

【表５】

【００３２】

【表６】

【００３３】

【表７】

【００３４】なお、本発明は前記の実施例に限定される
ものではなく、特許請求の範囲の記載の範囲内で自由に
変形実施可能である。特に、利用する波長の採択、接触
式か、非接触式かの選択、受光装置の構造、検量線の数
式などは自由であり、また、ミカン，リンゴ、モモの
他、広く青果物全般に利用可能である。

【００３５】

【発明の効果】本発明の内部温度測定法では、近赤外線
を青果物に照射し、その透過光を計測するだけで、青果
物の内部温度を正確に測定できる。また、近赤外線の透
過を利用しているので、青果物を傷めず、非接触、非破
壊で内部温度を測定できる。更に、測定は瞬時に行える
ので、コンベアー上を流れる青果物を連続的に測定する
ことも可能であり、加えて、この内部温度の測定結果を
他の測定、例えば糖度測定の温度補償などに利用するこ
ともできる。また、この透過方式は、ミカンなどの皮の
厚い青果物に対して好適である。

【００３６】請求項２のものでは、７８３又は８３０ｎ
ｍ付近という特定された波長で、全ての青果物の内部温
度測定ができ、利用に便利である。

【００３７】請求項３のものでは、反射方式で、前記の
透過方式と同じ温度測定ができる。反射方式では透過方
式に比べ、受光量が大きいので、受光処理が容易であ
る。また、この反射方式は、モモなどの皮の薄い青果物
に対して好適である。

【００３８】請求項４のものでは、７８３、８３０、８
９９、１０３１ｎｍ付近という特定された波長で、全て
の青果物の温度測定ができ、利用に便利である。

【００３９】請求項５のものでは、吸光度の２次微分値
を検量線に当て嵌める方式であるので、計測値からの温
度の割り出しを、極めて簡単で、かつ、正確に行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】透過方式における、近赤外線の吸光度測定装置
の概要を示す図。

【図２】ミカンの、波長と品温との単相関係数のグラ
フ。

【図３】リンゴの、波長と品温との単相関係数のグラ
フ。

【図４】反射方式における、照射・受光部の断面図。

【図５】モモの、波長と品温との単相関係数のグラフ。

【符号の説明】

１光源３集光レンズ５凹面型の回折格子６ラインセンサ１１グラスファイバー１２暗室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山下重良和歌山県那賀郡桃山町調月1875 (72)発明者中西豊和歌山市紀三井寺740−13 (72)発明者本田博之和歌山県那賀郡岩出町森180

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定物に近赤外線を照射し、被測定物
を透過した光を受光して、被測定物温度との単相関の高
い波長における吸光度を計測し、その計測値から温度を
割り出すようにする青果物の内部温度測定法。
【請求項２】波長として、７８３又は８３０ｎｍ付近
の波長を用いる請求項１記載の青果物の内部温度測定
法。
【請求項３】被測定物に近赤外線を照射し、被測定物
からの拡散反射光を受光して、被測定物に近赤外線を照
射し、被測定物を透過した光を受光して、被測定物温度
との単相関の高い波長における吸光度を計測し、その計
測値から温度を割り出すようにする青果物の内部温度測
定法。
【請求項４】波長として、７８３、８３０、８９９、
１０３１ｎｍ付近の波長を用いる請求項３の青果物の内
部温度測定法。
【請求項５】吸光度の計測値の２次微分値を検量線に
当て嵌めて温度を算出する請求項１又は３記載の青果物
の内部温度測定法。