近年来,农畜产品品质常用的无损检测方法主要包括光谱技术、图像技术及仿生传感技术等,这些方法普遍需要依赖集成的光谱仪、图像或传感阵列等硬件系统,价格昂贵、机构复杂且不易移动,多用于实验室或固定场合,不便于消费者等个人用户使用,也不利于在市场上推广。为了克服以上缺点及满足市场和消费者的需求,急需一种结构小巧、价格低廉、操作简单、携带方便的掌上式快速无损检测设备用于农畜产品品质的检测。本文以典型农畜产品中的肉品与水果为研究对象,从检测机理、关键技术研究、软硬件系统设计、设备性能验证、实验分析及检测结果评价等方面进行了研究,主要研究内容和结果如下:1.提出了一种利用与参数相关的特征波长检测农畜产品品质的方法,并利用近似波段融合及模型回归系数最大化原则选取与典型农畜产品品质参数相关的特征波长。以猪肉中挥发性盐基氮含量（TVB-N）,利用波段400-1100nm的漫反射系统对66块猪肉样品进行试验,利用逐步回归算法（SRA）、连续投影算法（SPA）和基因遗传算法（GA）对原始光谱和预处理光谱筛选特征波长。经分析后,在430、465、545、620、710、778、820、870左右20nm范围,与猪肉新鲜度TVB-N参数相关,也与猪肉中的颜色（L*,a*,b*）与pH值的吸收峰吻合。以同样方法对61块牛肉样品进行试验,在472、525、544、579、610、778、810、860左右20nm波段范围附近,与牛肉品质中嫩度参数、颜色（L*,a*,b*）与pH值参数相关。利用可见/近红外光谱系统对56个丰水梨进行试验分析,得到在472、630、700、760、810、860、910、950的左右20nm波段范围,与丰水梨中SSC参数相关。2.根据样品范围光照均匀均匀的原则,提出了一种设计便携式集成光学农畜产品光源结构的方法。针对肉品品质,设计了多环多角度正对称光源结构,分别利用与农畜产品品质参数相关的LED特征光源、设计了水平方向的农畜产品品质检测探头。根据水果待检测区域为类球形表面的特征,设计点对称多角度多环正交方向光源结构,分别在水平方向与竖直两个垂直方向布局。最后结合组成光源模块硬件的几何位置和样品检测范围大小,确定光源、检测器、检测镜头、光源安装角度及光源发散角之间的空间位置关系,解析各个尺寸之间的数学关系。结合光学仿真软件对不同光源模块与检测样品在不同垂直距离时仿真分析,确定光源辐射强度与辐射面积之间最佳匹配关系,验证所设计探头与尺寸参数。3.提出了一种基于特征波长光源设计集成光学检测器的方法。并据此搭建了掌上式检测装置硬件,集成检测器由光源模块、采集光路模块和其他驱动电路组成,光源模块顶部布局采集光路模块,其内部由固定焦距检测镜头和检测芯片组成。装置以STM32F103VET6为主控芯片,电路模块包括恒流源驱动电路、分级防饱和放大电路、光强信号采集电路及数据转换电路、无线传输电路等,各个电路共同工作,实现检测器内各路光源稳定工作并循环点亮照射样品。最后将光源模块与检测模块,恒流源驱动模块,数据采集与处理模块,无线传输模块以及显示终端等模块融为一体,制作成体积小,功能全的小型掌上式装置。4.开发了与硬件设备匹配的上位机软件。利用JAVA语言在Eclipse平台,开发基于Android系统的客户端APP软件与Window系统的PC端软件。上位机软件可与外部设备实现数据交换与无线传输,其中APP软件可在猪肉新鲜度、牛肉嫩度及水果品质参数三个界面进行切换。Windows系统的PC端控制软件可实时显示光源模块在每个波长下的原始数据、反射率及对应点的曲线,并在界面实时显示猪肉新鲜度、牛肉品质及水果品质检测结果,并自动完成存储等功能。外部设备可一键操作,与软件完成数据交换功能,并在终端显示检测结果,其中APP客户端软件可与消费者手机绑定,并能将结果分享与实时记录;PC端软件与设备相结合,可在布线困难,场景复杂环境进行检测,实现数据无线实时传输。5.利用开发的掌上式装置对54块生鲜猪肉、61块牛肉样品与60块丰水梨样品进行试验,利用MLR、PLSR、PL-SVR建立预测模型。建模结果表明,猪肉新鲜度参数中,颜色L*,a*,b*与TVB-N的MLR建模结果最好,预测集相关系数Rp分别为0.9145,0.8933,0.9122与0.9040,预测集误差SEP分别为2.0392,1.0605,0.6372与3.8114mg/100g。参数pH值的PL-SVR建模结果最好,预测集相关系数Rp与预测集误差SEP分别为0.9319与0.0746。利用不同时间段各12块样品,对猪肉新鲜度模型进行稳定性分析与重复性验证,结果表明,不同时间模型预测值与实际值相关性均在0.80左右,变异系数低于1.4%。牛肉品质参数中,颜色L*,a*与b*的MLR模型中 Rp 分别为 0.9832,0.9072 与 0.9359,SEP 分别为 1.00,1.54 与 0.62;参数 pH 值的 PL-SVR 建模结果最好,Rp为0.9420,SEP为0.19;参数WBSF值的LS-SVR建模结果最好,Rp为0.8120,SEP为6.11 N;水果丰水梨品质中,SSC参数的LS-SVR模型最好,Rp为0.7779,SEP为0.511。试验证明,利用特征波长及所建立的掌上式装置能够对农畜产品品质进行检测,该方法为其他小型化设备的设计提供了技术支持与参考。