使用紅外熱像儀檢測蘋果中的水核

      水核是蘋果品種的一種生理性內在疾病，其中核心線周圍的細胞間空氣空間充滿了液體并且具有特征性的半透明性組織結果。該病通常在成熟的果實中發展，主要的影響因素是收獲前的氣溫高或低，鈣營養差。一些作者提出，水核是由成熟過程中膜完整性的變化引起的。已經發現，具有水核的蘋果的肉組織比沒有水核的蘋果的肉組織具有更高的山梨醇和蔗糖濃度和更低的葡萄糖濃度。雖然水核在儲存過程中會消散，但中度至重度水核的果實會導致果肉褐變。
      為了有效地對受水核影響的水果進行分選，已經測試了多種技術，包括光密度，X射線成像，磁共振成像和磁性共振光譜法和質量密度法。紅外熱成像法通過創建彩色可見圖像形式的輻射分布的實時圖來觀察和記錄從人體發出的紅外輻射。事實證明，該方法不僅可用于測量被測物體表面的溫度變化，而且可用于檢測內部的熱侵入和檢測體內熱特性的異質性。現代紅外熱成像設備的時間分辨率可以測量運動物體的表面溫度，并且可以通過使用具有各種視角的鏡頭來更改其幾何分辨率。該技術是非接觸性和非破壞性的，并且已在農業和生態學中得到了許多應用。

圖為紅外熱激光散斑

      在較早的研究中，已經做出了一些努力來應用紅外測量來跟蹤農業材料質量的變化，從而突出了解熱交換過程的重要性。這項研究主要是通過測量加熱過程中水果表面的輻射溫度分布，可以檢測出因水的細胞間泄漏導致水核效應而引起的水果熱特性的局部變化。聚集在具有水核的組織的細胞間空間中的水不僅導致果實質量密度的增加，而且還導致其熱容量的增加和熱導率的降低。因此，可以預期的是，具有水核的水果的加熱速度將比沒有受影響的組織的水果加熱得慢。
      使用紅外熱成像測量加熱過程中水果表面輻射溫度變化，用于區分患有水核病的蘋果。每單位蘋果質量的溫度隨時間的導數是評估有無水核組織的蘋果之間熱特性差異的一個很好的參數。水果表面和環境溫度之間的溫度梯度為18.5℃，足以區分受水核影響的蘋果和未受影響的蘋果之間的加熱速率差異。加熱的第一階段的溫度變化結果，在區分受水核影響的水果方面起著決定性的作用。對于有水核的蘋果，在加熱的特定初始階段，每質量的溫度升高速率要比沒有受水核影響的組織的蘋果小得多，而與所考慮的果實表面部分無關。所提出的分離受水核影響的蘋果的方法的優點在于，唯一需要的數據是水果的質量和水果表面溫度隨時間的變化。
      隨著果實密度的增加，有和沒有水核癥狀的蘋果的蘋果溫度隨時間變化的蘋果單位時間質量均降低，但與密度的相關性更好。每單位蘋果質量的蘋果溫度隨時間的導數與果實硬度之間無顯著相關性。