随着社会经济的快速发展,生产企业和消费者对传统酿造食品的需求和质量要求不断提高。近年来,伴随微机电技术的发展和应用行业的拓展,仪器制造行业加快了研发便携式、微小型、智能化的近红外光谱分析仪器的步伐,基于新型分光原理和技术的专用小微型食品品质检测仪器不断出现。由于国内大多数传统发酵企业的生产效率相对偏低,产品质量的一致性较差,对新生事物和技术的接受能力相对较弱,制约了传统发酵行业的发展,课题结合承担的国际合作重点研发计划项目,以传统发酵行业的典型产品酿制白酒为应用实例,以酿酒原料的主要品质的快速检测为目的,开发了基于MEMS-FPI分光原理的NIRONE-Sensor微型近红外光谱探测器为核心器件的小型近红外光谱仪器,设计了光谱仪控制软件的构架,完成了软件的编制和调试,经小麦、玉米的水分和粗蛋白快速检测的验证试验,证明了开发的NIRONE小型便携式近红外光谱仪可以应用于酿制白酒的原料品质控制,也可在其他传统酿造行业的生产中实际应用。具体研究内容如下:1.根据NIRONE-Sensor探测器的相关技术参数及特点,提出小型便携型近红外光谱仪的整体设计方案。根据测量样品的具体应用场景,设计了45°光源入射角度的下照式漫反射的工作模式;结合24BYJ48型号的步进电机设计了采用UCN5804芯片的脉冲驱动电路,控制参比白板运动,实现参比光谱的自动检测;采用CH340G USB转串口的通讯方式,并基于SL2.1A芯片设计了USB Hub,可供2个USB设备同时接入工作;选用Surface Go平板电脑作为上位机,实现良好的人机交互。2.根据实际应用需求,设计了NIRONE小型便携式近红外光谱仪控制软件的构架,采用Visual Studio平台、C#语言等工具,实现了NIR＿SE＿2020应用软件的所有功能,软件功能主要包含:仪器参数设置、上下位机通讯、用户注册/登录、光谱采集模式选择、模型调用、数据处理和数据存储等,仪器的上位机使用Surface Go平板电脑,利用该平板电脑完全兼容Windows10的特点,轻松实现NIRONE光谱仪的控制,人机交互界面非常友好;经检测调试,证明软件系统工作稳定、操作简单。3.选择2个波段（1 550～1 950 nm和1 750～2 150 nm）的近红外探测器对NIRONE光谱仪进行了性能测试,结果表明,2个波段的NIRONE光谱仪的暗电流与参比光谱信号的稳定性、吸光度重现性和基线稳定性3个性能指标均满足一般光谱仪的使用要求;2个波段子区间的仪器信噪比随时间变化的波动小,稳定性好;为探究物料粒度对光谱稳定性的影响,以不同粒度的小麦粉和整粒小麦的近红外光谱一致性为评价指标,进行了6个粒度的试验,结果表明,待测物料粒度越小,样品光谱稳定性越好。4.为验证NIRONE光谱仪检测系统的实用性,以不同地区的小麦和玉米为研究对象,分别利用NIRONE的2个波段和S450全波段光谱仪采集样品光谱,建立了水分和粗蛋白含量的PLSR校正模型。经校正集的内部交叉验证.、预测集的预测验证和使用10个未参与建模样品的外部验证试验证明,小麦与玉米的水分和粗蛋白在2个波段建立的校正模型预测能力基本满足实际应用要求,且在1750～2 150 nm波段,分别采用SNV+去趋势和MSC+SGF预处理方法建立的小麦水分和粗蛋白校正模型.预测结果最佳,分别采用MSC和归一化预处理方法建立的玉米水分和粗蛋白校正模型.预测结果最佳;对标S450光栅型全波长光谱仪与NIRONE光谱仪在相同波段内建立的校正模型预测精度的统计分析,虽然NIRONE光谱仪建立的校正模型稍劣于S450光谱仪,但是NIRONE光谱仪具有制造成本低、性价比高、重量轻、检测时间快和良好的便携性等优点,在传统酿造行业将会得到广泛的应用。