基于近红外光谱的茶叶成分检测仪的软件研制

本文介绍了滤光片型近红外光谱茶叶成分分析系统的应用软件研制.软件具有光谱采集、数字信号处理、光谱预处理、模型定标、样品预测和系统自检等功能,并集成了对连续光谱的遗传算法、变量标准化及去势处理算法,以确定检测对象主成分的特征波长,为仪器的光源和分光系统的设计提供依据,以增强仪器的可扩展性及检测精度.采用多元线性回归建立了茶多酚、氨基酸、水分、咖啡碱等四种成分的定量分析模型,实现了基于近红外光谱技术的茶叶主要成分的快速无损检测.     

鲜猪肉水分近红外光谱在线检测方法研究

本研究目的在于应用近红外光谱技术对冷鲜猪肉深层水分含量进行在线检测方法研究。根据稳态空间分辨光谱技术设计了具有多个检测器的传感器,以750nm、805nm、850nm和970nm的LED作为光源,检测器距离为30-48mm之间,用于检测肉块样品一定深度和范围内的水分含量,从而为无损、快速地给出鲜猪肉水分含量提供一种可靠方法。实验中针对猪背最长肌进行检测,获得184个样品,其水分含量在71%-78%之间,采用多元校正预测模型计算肉块水分含量。所建模型相关系数（r）为0.783,呈显著相关,建模集标准残差（RMSEP）为0.988,验证集标准残差（RMSEP）为1.037。由此得出结论,在短波近红外范围内,利用稳态空间分辨光谱技术能够对猪肉水分含量进行在线检测。     

基于LD的近红外农产品水分检测仪的设计

设计以半导体激光器为光源的农产品水分近红外检测仪,将光源与分光系统合二为一,摒弃一般光谱仪器中复杂的分光系统,提高仪器的稳定性;样品在积分球内采用体吸收工作模式,可以最大限度减少样品粒度造成的散射现象对检测精度的影响,经3种物料的水分检测试验证明检测结果具有较高的精度,能满足一般生产和流动行业对农产品和食品的水分快速检测的需要。     

便携式近红外光谱检测系统的开发

在MicroNIR-1700近红外光谱仪上开发了便携式近红外光谱检测系统,介绍了系统光谱仪控制和样品质量检测的功能。为了验证系统的可行性与实用性,以标准白板为检测对象进行了多次光谱检测的重复性试验,在波长1000¹600nm范围内,吸光度最大偏差的最大值为0.0062,标准偏差的最大值为0.0021,系统具有很高的重复性精度;对幸水桃的可溶性固形物进行了实测试验,使用该光谱检测系统采集光谱,同步利用阿贝折射仪在相应部位测量SSC,经卷积平滑法和标准正态变换预处理后,采用PLS方法建立定标模型,其校正集和预测集的相关系数r分别为0.902和0.867,均方根误差RMSECV和RMSEP分别为1.091,1.158。     

一种改进型非交叉非对称 C-T 结构近红外 微型光谱仪设计

针对基于固定光栅和阵列探测器的常规微型近红外光谱仪成本高、光谱范围窄等问题,提出了一种基于集成扫描光栅微镜的双探测器微型近红外光谱仪。该系统采用自制的集成扫描光栅微镜作为核心分光部件,可同时实现扫描与分光功能,光学系统设计利用两个聚焦镜和两个InGaAs单管探测器的空间布局避免不同光路之间的相互干扰,可实现双通道同时、独立工作,此外双通道探测器前内置不同截止波长的带通滤色片消除光谱重叠。采用光线追迹法建立了理论模型计算光学系统的初始结构参数;利用ZEMAX完成了光学系统的优化设计并给出优化结构参数。测试结果表明,该仪器工作波长范围:800～2 532 nm,分辨率:小于12 nm(800～1 600 nm)、小于17 nm(1 600～2 532 nm),整体尺寸:145 mm×135 mm×75 mm,具有宽光谱、小体积、低成本等优势。     

近红外光谱仪

由Stellar Net公司生产的NIRX-SR系列近红外光谱仪采用512元的InGaAs光电二极管阵列和高速USB2．0接口,其工作波长范围为0．9～2．2μm。这种坚固防震的光谱仪配置两级热电致冷器和具有高光谱分辨力的光学元件。当用于特殊的光谱研究时,该仪器可选用1024元的探测器列阵,从而可将其光谱分辨力从16nm提高到8nm。     

近红外分析仪

近红外分析是利用光谱方法快速、定量分析农产品(包括谷物、油料、饲料、烟草等,的主要成分,如蛋白质、脂肪、淀粉(糖)、纤维、水分等。本文介绍我们研制的9波长,4×4定标方程近红外分析仪的工作原理、仪器总体结构、电子学系统原理、计算机软硬件系统及测试结果。     

阶梯光栅光谱仪

德国柏林激光器技术公司生产一种阶梯光栅光谱仪，该光谱仪通过激光诱导等离子体光谱学同时分析元素。仪器在175nm-750nm的波长范围内探测元素，在真空紫外中的光谱分辨力为35000，在紫外一近红外范围内的光谱分辨力为15000。两台对称排列的摄谱仪的光谱照射一个共用探测器。     

基于近红外波长组合快速检测油页岩含油率

为实现油页岩含油率的快速单点测量,研究了基于近红外波长组合的油页岩含油率快速检测方法。以高岭土与机油混合的模拟样品为研究对象,利用便携式近红外光谱分析技术,研究了近红外波长组合选择方法。该方法采用自制的便携式光谱仪获得全光谱反射率数据,结合微分和多元散射校正数据处理及相关系数法进行波长初步筛选,将组合生成算法与留一交互校验多元线性回归(MLR)建模相结合,确定最佳波长组合,并用MLR建模对单点测量获得的最佳波长组合光谱数据进行了实验验证。结果表明:最佳波长组合为1 644,1 720,2 210,2 260nm,30个建模样品的校正集和预测集的决定系数为0.995 4和0.997 7,11个验证样品的验证集的决定系数为0.990 1。该方法为研制基于单点测量的油页岩含油率快速检测光谱仪提供了基础。     

光栅型高速扫描近红外光谱仪的研发

针对现有光栅型光谱仪无法同时达到高速与高精度要求的问题,提出了一种采用齿轮传动结构代替传统丝杆传动结构的波长扫描方案,研制了光栅型高速扫描近红外光谱仪。下位机采用STM32微处理器作为主控芯片,实现了步进电机驱动控制、A/D转换控制、与上位机通讯等功能,设计了光电转换电路、信号调理电路及探测器制冷控制电路;在上位机软件中实现了光谱数据的采集、处理以及图形化显示等功能。对样机进行了性能实验并分析。试验结果表明:该仪器光谱扫描速度达到240nm/s,光谱分辨率6nm,光谱范围为1000nm～2500nm,波长准确性,基线稳定性0.0005A/h,主要性能参数达到国家标准。     

电凝闭合组织含水量变化实时反馈控制系统

在电凝闭合生物组织的过程中,利用组织阻抗的变化作为反馈参数,从而控制射频能量的输出,但阻抗的变化只在当组织液沸腾,即射频能量传递的最后阶段才发生,在组织液温度较低时则变化不明显。电凝闭合时组织的脱水和变性过程其含水量会发生改变,特别在温度上升之初组织含水量会发生显著变化,因此组织含水量可作为射频输出实时反馈的一个良好参数。组织中水分对1 300nm波段的近红外光具有很好的吸收性,所以组织中的水分含量可以通过光透射率的变化间接获得。由此可利用在射频电凝器械闭合组织时,探测组织的光透射率变化情况得到含水量变化,以此作为射频能量输出的实时反馈,达到了更安全有效闭合血管的目的。     

Fabrication and evaluation of a near-infrared hyperspectral imaging system

This paper describes modifications to a hyperspectral imaging microscope that extend its capabilities into the near-infrared (950–1300 nm). The major changes include installing a grating, charge-coupled device camera, and lenses and filters appropriate for infrared wavelengths. Calibration of the system and validation with lead sulfide quantum dots of known emission wavelength is reported. Cells from the breast carcinoma cell line SkBr3 were scanned with lead sulfide quantum dots that emit at 1100 nm as the background and an image which contains the integrated spectral data is presented. We also demonstrate that this instrument is capable of detecting the photoluminescence spectra of single-walled carbon nanotubes dispersed in aqueous solution.     

游泳池水中氰尿酸快速检测仪性能评价

对游泳池水中氰尿酸快速检测仪的反应时间、线性、试剂批次、不同操作人员对检测结果的影响,以及仪器波长示值误差和重复性、仪器示值误差和重复性以及样品加标回收率等性能指标进行了系统的考察。实验结果表明:氰尿酸在20.0～100.0 mg/L检测范围内时,检测仪标准曲线的线性相关系数r大于0.9998;不同批次试剂检测相对误差小于±5%;不同操作人员检测同一样品的相对误差小于±10%;3台检测仪波长示值误差范围为-0.05 nm～0.53 nm,波长重复性范围为0.02 nm～0.05 nm; 3台仪器设备对20.00 mg/L和50.00 mg/L两浓度标准溶液测定的示值误差均小于±5%,重复性均小于5%;水样的低、中、高浓度加标回收率范围为86.3.0%～111.6%。     

基于近红外光谱技术的马铃薯叶片含水率高效预测

提出了运用近红外光谱技术检测新鲜马铃薯叶片中含水量的方法，并通过预测结果和运算量的对比得出一种高效率的预测方法。采集了900～2100 nm波段范围内110个新鲜马铃薯叶片的光谱反射率信息，经SG（Savitzky-Golay）平滑、多元散射校正（MSC）和标准正态变量变换（SNV）3种预处理后，分别建立偏最小二乘回归（PLSR）模型和BP神经网络模型，再运用回归系数（regression coefficients, RC）法在全波段光谱中提取特征波长，同样经3种预处理后分别建立预测模型。结果表明：在运用光谱全波段信息构建的模型中，经多元散射校正（MSC）预处理建立的BP神经网络模型预测效果最好，预测集决定系数R²为0.9791，均方根误差RMSE为0.3723；在基于特征波长构建的模型中，经SG平滑预处理建立的神经网络模型预测效果最优，预测集决定系数R²为0.9658，均方根误差RMSE为0.4759；验证了特征波段结合BP神经网络建立的模型与全波段建立的模型预测结果相差不大，因而能够极大地减少运算量，提高预测效率。     

浅谈砝码对烘干法水分测定仪装置和测量结果的影响及不确定度评定

水分测定仪是目前实现食品、药品、谷物水分含量快速检测的唯一测量仪器。砝码是其必备的测量设备之一。根据水分测定仪的显示方式和衡量装置的不同,目前市场上的烘干法水分测定仪分为模拟显示水分测定仪和数字显示水分测定仪。本文详细阐述砝码在烘干法水分测定仪运用,进一步阐述烘干法水分测定仪测量结果不确定度评定。     

便携式光纤Bragg光栅波长解调仪的研制

近年来光纤光栅在传感领域中的应用研究日益得到关注，其中光纤光栅波长解调是光纤光栅传感器得到应用推广的关键之一。针对大型建筑结构监测应用领域，研制了一种便携式光纤Bragg光栅波长解调仪。解调仪基于无源比例解调原理，以熔融拉锥器件作为线性滤波器，采用锁相放大技术提取微弱信号，并利用单片机控制光纤Bragg光栅波长信息的采集、显示以及存储。解调仪结构简单、成本低，可实现大量程波长测量。实验表明，该光纤光栅解调仪解调范围达15nm，波长测量精度为12．4pm。     

智能物料水分动态测量仪的研制

本文介绍了一种以MCS-51单片机8031为核心的流动物料含水率在线测量系统的硬件和软件组成,并建立了电容传感器用于物料含水率测量的数学模型,对小麦的在线测量试验表明:与标准烘箱法相比,最大测量偏差<0.30％。     

DU-730紫外／可见分光光度计的应用研究

发表此文章的目的是向读者介绍一台国际先进水平的光谱仪器-美国BECKMAN（贝克曼）公司生产的DU-730紫外／可见分光光度计,它性能优良、应用广泛、操作简便,是生物医学实验室中非常实用的计量仪器。本文首先阐述了DU-750紫外／可见分光光度计的结构和原理,特别是这台仪器具有的先进的“微聚焦光束技术”。然后,介绍了仪器的各种主要技术参数,重点讨论了仪器的功能和所涉及的应用领域,包括：全波长扫描、固定波长测定、单一组分分析和蛋白质核酸的生物学测定等。最后作者为加强仪器的管理阐述了仪器的正确使用方法与维护,为正在应用这台仪器的读者提供一些有用的经验。