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01.05.2019 | Ausgabe 5/2019

Optical and Quantum Electronics 5/2019

Determining moisture content of Traditional Chinese Medicines using a near-infrared LED-based moisture content sensor with spectrum analysis

Zeitschrift:
Optical and Quantum Electronics > Ausgabe 5/2019
Autoren:
Zhenzhong Zang, Xuanbing Qiu, Yongmei Guan, Enhua Zhang, Xiaohu He, Guqing Guo, Chuanliang Li, Jilin Wei, Ming Yang
Wichtige Hinweise

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

In Traditional Chinese Medicine (TCM), moisture content (MC) inspection using voltage level or a lock-in amplifier, with a features-based near-infrared light-emitting diode sensor is possible. Abundant absorption response in a wide frequency range and information in both the time-domain and frequency-domain can be obtained, with the square excitation method. However, planeness, heterogeneous particle sizes, and measurement noise negatively affect the time-domain feature during MC inspection. In this work, spectrum analysis (SA) for feature extraction is investigated, to precisely measure the MC of Dutong pills. The principal components for low and high frequencies, are aimed at counteracting the dimensional methods, which are used for supplying the lower dimensional features. The SA experimental results demonstrate that the low frequency components, ranging from the base to the 3rd harmonic components, have a high linear correlation with the MC. The calibration and validation experimental results reveal that the MC can be a monotonic function about the SA amplitudes or first principal component (PC1), with the proposed sensor. This method has the potential to be used for gauging automatic, in situ MCs, particularly for quality control and Process Analytical Technology in TCM. Future research opportunities include improving accuracy and application of the method under field conditions.

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