可见-近红外光谱测定血红蛋白的等效波段选择

将可见-近红外光谱和改进的移动窗口偏最小二乘(MWPLS)方法应用于人类血红蛋白(HGB)无试剂快速检测的高精度波段优选。为了避免模型评价失真,提出了一种新的模型评价体系。首先,从全体205个样品中随机抽取70个作为检验集,余下的135个作为建模集,并划分为具有相似性的定标集(80个样品)和预测集(55个样品)共50次;其次,对每一次划分都分别建模和优化,使得模型具有稳定性;最后,利用检验集对优选出的模型进行再次检验。实验结果表明:可见-短波近红外波段400～1100nm可以作为人体全血HGB的信息波段;进一步采用MWPLS方法从400～1100nm中选出全局最优波段为492～890nm,并得到包含77个等效波段的模型空间。以492～890nm为例,检验效果预测均方根偏差(V-SEP)、预测相关系数(V-RP)和相对预测均方根偏差(V-RSEP)分别为2.58g L-1、0.988和1.97%,得到的样品的HGB预测值与临床实测值吻合精度很高,可望应用于临床。     

基于近红外漫反射光谱检测鸡蛋品质

对利用傅里叶变换近红外漫反射光谱快速检测鸡蛋品质和鸡蛋存储时间的可行性进行了探讨。运用偏最小二乘法(PLS)构建了用于鸡蛋哈夫单位、蛋白pH值、蛋形指标等鸡蛋品质和存储时间的光谱模型,采用交互验证决定系数R2cv,交互验证均方根误差(RMSECV)对模型精度进行了评价。结果表明,模型经优化后哈夫单位、蛋白pH值、蛋形指标和存储时间的光谱模型的R2cv分别为0.86、0.84、0.26和0.92,RMSECV分别为7.52、0.17、0.05和1.37。这些结果表明除蛋形指标外,模型具有较好的准确性和预测能力,能够满足鸡蛋品质新鲜度快速无损检测的要求。随着储存时间的变化,除了蛋形指标无变化外,其它各项指标与储存时间都存在较高的相关性,符合新鲜鸡蛋变化趋势。     

近红外光谱技术进展

近红外光区域是指波长为780～2526nm范围内的电磁波，位于可见光及中红外之间，在很长的一段时间内并没有受到人们的重视。1950年左右，人们开始制造简易的近红外光谱仪分析谷物、饲料、奶、蛋等农产品中的水分、蛋白质及脂肪等，但在60年代到80年代之间出现了一段沉睡期，近红外光谱技术发展非常缓慢。 进入80年代后期，计算机技术和化学计量学的发展，使近红外光谱分析技术得到了迅速的发展。紧接着人们将光纤技术用来传输近红外光谱信息，这一技术逐渐成了很多生产工艺的在线分析首选。     

用于可见区和近红外区的液体滤光片

美国贝尔电话实验室公司正在研究一种液体滤光片。在光谱学中,有很多实验需要使用滤光片。最常使用的滤光片就是康宁(Corning)玻璃公司制作的玻璃滤光片。在许多应用中,玻璃滤光片使用起来很方便,因为它的尺寸是标准型5厘米×5厘米。然而,由于多种原因,对于某些实验来说,这种滤光片是不适用的。来自高强度辐射热源的过多热量会使滤光片破     

基于稀疏优化的近红外光谱波长选择方法

波长选择是近红外光谱分析的重要组成部分,对于降低模型的复杂度、提高模型的预测能力和稳定性具有重要作用.在总结了现有的波长选择方法的基础上,提出了波长选择的稀疏特性,并利用这一特性,构造了一种新的波长选择算法.它将波长选择问题转化为稀疏优化问题,再根据优化结果对波长进行排序,然后选择前面的部分波长.采用两个近红外光谱数据集对提出的算法进行了验证,同时与UVE-PLS和GAPLS算法进行了分析和比较.实验结果表明,该方法能选择最少的波长点,而且在模型的复杂度和预测误差方面,达到甚至优于现有算法,是一种有效的波长选择方法.     

基于近红外光谱的抗扰动脑血氧分析仪

研究了一种近红外光谱抗扰动脑血氧分析仪,用于解决常规脑血氧测试方法检测过程复杂、抗干扰措施繁琐等问题。分析与探讨了影响脑血氧检测精度的因素,选择了合适的三波长近红外探测光源(735nm/805nm/850nm)用于该系统。利用氧合血红蛋白和还原血红蛋白在近红外光波段的吸收特性,得到这两种物质的浓度变化量,推算出了影响血氧检测精度的源端干扰表达式。同时,在检测端同步检测环境光,消除了漏光干扰。最后对上位机得到的原始数据与干扰数据进行处理,实现对大脑前额叶脑血氧波动的实时监测。设计了屏气实验以及源端干扰实验,检验了仪器实验结果的正确性。结果表明:本文所设计的脑血氧分析仪可以有效地检测血红蛋白的变化并能通过源端校正算法抑制源端干扰,干扰抑制比可达70%以上,基本实现了对人体无创、实时、准确监测的目的。     

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.     

基于近红外光谱的老陈醋不同品牌的鉴别分析

应用近红外透射光谱技术,结合化学计量学方法,开展老陈醋不同品牌的定性检测的研究,并对可行性加以分析.在800 nm到2500 nm内对老陈醋进行光谱采集,并通过主成分分析(PCA)和判别分析(DA)建立定性分析模型,对不同波长所建立模型的优劣加以分析.结果表明,在波长800~2500 nm的范围内建立的模型最为稳定,正确率为96.3%.近红外光谱技术可以快速地对陈醋的不同品牌作出分析     

人参成份的近红外光谱定量分析

人参是我国东北三宝之首,具有较高的药用价值。目前对其主要成份人参总糖、皂苷等成份检测多采用繁琐的化学分析方法,耗时、成本高,同时不可避免的对样品造成损耗。采用近红外光谱分析技术对29份人参粉末样品成份进行快速、无损定量分析,获得了较高的分析精度。建立总糖、总皂苷、水分模型的预测值与化学标准值相关系数(R)分别为0.93、0.90、0.96,交叉检验标准差(RMSECV)分别为1.78、0.28、0.45。进一步深入研究有望实现珍贵的野山参样品营养成份近红外光谱无损检测。     

近红外光谱用于过程分析

1 近红外光谱分析技术的崛起 近红外光是介于可见光和中红外光（常称作红外光）之间的一个波段（700～2550nm）,当一束复合光穿射样品后,如果被照射样品的分子选择性地吸收某些波段的光,则产生吸收光谱。吸收光的频率与分子自身的振动能态有关。已知在700～2550nm范围内的近红外光谱带对应于分子基频振动的倍频和组合频,其吸收信号弱,谱带宽,重叠严重,但与有关化学基团是密切相关的。     

浅谈近红外光谱分析技术

现代近红外光谱（NIR）分析技术是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术，越来越引起国内外分析专家的注目，在分析化学领域被誉为分析“巨人”，它的出现可以说带来了又一次分析技术的革命。     

基于MEMS-FPI微型探测器的近红外光谱检测系统开发

开发了基于MESM-FPI光谱传感器(C13272-01)的近红外光谱检测系统。采用ATxmega128A3U微处理器为主控芯片,设计了两路独立可调光源、动镜电压控制单元、I-V积分放大电路及电源模块。通过样机性能试验,对系统进行了基本性能评价并且建立酒精化学模型。试验表明该系统性能稳定、可靠,酒精模型的校正相关系数(Rc)和预测相关系数(Rp)分别为0.988和0.998,校正标准偏差(RMSEC)和预测标准偏差(RMSEP)分别为0.0452和0.0131。光谱检测系统性能稳定,便携,可应用于农产品无损检测中。     

葡萄糖粉末近红外光谱的测量

糖尿病患者的自我监测是减少由糖尿病引发的并发症的重要手段.无创血糖监测的近红外光谱分析的方法是最具有应用前景的一种.现就葡萄糖粉末近红外光谱的采集方法进行了探索和尝试,设计了实验的方法和步骤.对结果做了初步分析.     

近红外光谱的数据预处理研究

近红外光谱数据的预处理是后续光谱定标预测和模型传递的基础，对于可靠地获得准确分析结果具有很重要的作用。本文结合小麦近红外光谱的分析，应用高斯一阶、二阶导数小波变换方法对光谱数据进行预处理，获得理想效果。     

基于功能近红外光谱的多生理脑力疲劳检测

脑力疲劳会引起人机系统绩效下降甚至引起安全事故,因此实时检测疲劳状态具有重要意义。虽然关于脑力疲劳检测的研究较多,但仍未有统一生理标准。由于疲劳的复杂性,多生理检测法已经成为一种趋势,但是会增大设备复杂度。功能近红外光谱能够通过测量人大脑皮层的血氧活动而间接反映脑认知功能,近红外信号中的心动和呼吸信号属于生理活动的敏感信息,但是常被作为干扰去除,因此造成了信息丢失。为增强近红外的生理信息含量并建立多生理疲劳检测模型,从近红外信号中提取出心动和呼吸作为新的敏感特征,并结合均值斜率等常规特征构建基于支持向量机的脑力疲劳检测模型。研究采用60 min 2-back任务诱导疲劳状态,利用近红外测量了15名被试包括前额(PFC)共计10个通道的脑皮层近红外信号。研究结果证实了提取出的心动和呼吸特征对疲劳敏感,且增大了疲劳识别的准确性(84%→90%)。因此,所建立的模型能够有效地检测脑力疲劳并且降低了多生理脑力疲劳检测设备的复杂度。     

基于锁相放大的近红外光谱信号提取电路研究

锁相放大技术(LIA)是提取微弱信号的重要方法之一,广泛应用于近红外光谱测量领域。基于光谱吸收原理设计的甲烷检测系统,利用移相技术,实现了通过调节偏置电压的大小控制测量信号与参考信号之间的相位差,通过平衡调制解调器AD630实现了相敏滤波功能,有效地抑制了干扰,提高了系统的性能。结果表明:LIA相关器输出电压与甲烷气体体积分数呈线性关系,其线性度拟合系数为0.998 5,灵敏度为0.045 7 V/%。     

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。     

面向近红外光谱速测的卤钨灯光源控制系统设计

近红外光谱分析技术是一种快速的无损检测技术。针对近红外光谱仪卤钨灯光源存在的稳定性问题,设计了近红外卤钨灯光源控制系统。该系统以Arduino为微控制器,主要包括稳压电源驱动模块、光强监控模块、温度监控模块、继电器模块、按键模块及液晶显示模块。微控制器运用脉宽调制(PWM)方法控制卤钨灯的输出光强,并利用温度传感器监测卤钨灯暗箱的温度,采用PID(Proportional Integral Derivative)算法对温度进行调控。