近红外光谱仪国内外现状与展望

介绍了国内外近红外光谱仪的现状,包括生产厂家、仪器类型、主要技术指标和仪器性能以及测量附件等.讨论了近红外光谱仪今后的发展趋势,特别是我国近红外光谱仪的发展方向.     

应用近红外漫反射光谱快速测定土壤锌含量

采用近红外漫反射光谱和偏最小二乘法(PLS)建立了土壤锌快速分析的定量模型,并进行了波段优选。首先,基于单波长模型预测效果将全体样品划分为定标集和预测集;然后,采用多元散射校正(MSC)和Savitzky-Golay(SG)平滑方法对光谱进行预处理。选取全谱400~2500nm,400~1100nm,1100~1900nm,1900~2500nm,580~900nm等5个波段,每个波段分别采用原谱、一阶导数谱、二阶导数谱,共建立了15个定标模型。同时调整SG平滑点数和PLS因子数,每个模型分别进行PLS数值实验,按照预测效果进行优选。结果显示,采用1900~2500nm波段一阶导数谱的模型效果最好,预测相关系数(RP)、RMSEP、RRMSEP分别为0.806,31.0mg/kg和19.96%。这些结果表明,1900~2500nm波段可以代替全谱波段得到更好的预测效果,可为设计专用土壤近红外光谱仪提供依据。     

小波包正交校正法用于近红外光谱的干扰消除

提出了一种扣除背景和噪声干扰的新方法-小波包正交校正法.首先将原始光谱进行离散小波包变换,消除噪声及部分背景信息,然后采用正交信号校正法滤除与分析物浓度无关的全部信息.与单纯的离散小波包变换及正交信号校正方法相比,小波包正交校正法能有效地扣除背景和噪声干扰,使模型具有更强的抗干扰能力,提高了模型的预测精度.用该法对牛奶样品的近红外光谱进行处理,并将扣除干扰后的数据采用偏最小二乘法建立校正模型,其脂肪、蛋白质和乳糖的预测均方根误差分别为0.086 5%、0.093 6%和0.111 5%,实现了牛奶样品常规组分的定量分析,进一步证明这种算法是切实可行的.     

用于食品成分分析的双探测器近红外光谱仪

研制了双探测器结构的滤光片型漫反射近红外光谱仪.用分束镜将单色光分成两束,一束光直接被一个探测器接收,另一束光经过积分球后照射到样品上,样品的漫散射光被积分球上的另一个探测器接收.将两个探测器的测量值相比较,计算出样品的吸光度.应用该仪器检测了漫反射标准板的漫反射率,测量值与标称值的相关系数平均为0.995,标准偏差平均为0.01.另外,使用该仪器测定了奶粉、牛奶及酱油相关成分含量,近红外光谱与奶粉的蛋白质和脂肪含量的相关系数＞0.9,与酱油及原奶的相关成分含量的相关系数＞0.8.检测结果表明,自制的双探测器结构滤光片型近红外光谱仪可以准确获得样品的漫反射率.     

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。     

近红外光谱技术的定性和定量分析

近红外光谱(NIR)分析技术具有简便、快捷、低成本、无污染以及不破坏样品等优点,是近年来发展最为迅速的实用分析技术之一.从近红外光谱的原理、特点以及定性分析和定量分析应用方面进行了论述,阐述光谱解析在近红外光谱定性和定量研究中的重要作用.     

汽油在线优化调合系统在长岭石化的应用

长岭石化2011年原油实际加工能力达到1000×104t/a.引进霍尼韦尔油品调合技术和近红外在线检测技术,实施汽油在线优化调合项目.汽油在线调合技术方案是以调合规则(也称调合属性预测模型)为基础的多变量预测优化调合控制,结合在线分析仪提供的质量反馈校正,实现以成品油质量为控制目标的在线管道优化调合技术,包括调合优化控制(Open BPC)软件和调合比例控制(BRC)软件.该系统在保证成品汽油质量合格的前提下,平均调合完成一罐(5000m3)的时间由原来的2.5d缩短至1.5d;应用优化调合系统,用3.5×104m3的库容实现了8000m3/d的调合交库任务;93号和97号成品汽油的研究法辛烷值(RON)平均分别降低0.4和0.3个单位,减少了质量过剩,一次调合合格率由70％升至95％以上.2011年长岭石化汽油产量为135.5×104t,少添加MMT36.88t,节省费用686万元.     

在线自适应波长选择方法及其在汽油调和过程中的应用

近红外光谱分析技术作为一种非侵入性的分析手段在工业上得到了广泛应用。然而,大多数近红外模型的波长选择方法是离线建立的,无法有效跟踪过程特性的变化。提出了一种新的在线自适应波长选择方法——在线自适应区间高斯过程回归波长选择方法（adaptive interval Gaussian process regression, AIGPR）,并用于汽油调和过程中的近红外模型的建立。该方法可以根据待测样本的特性对波长结构进行调整。为了降低在线应用的计算成本,该方法分为离线和在线两个部分,离线部分将光谱分割成若干个波长区间,并在每个波长区间上建立局部模型,为在线应用做准备;在线部分中根据划分规则将采样得到待测样本光谱进行分割并代入相应的局部模型中计算波长区间重要性指标,获得最优波长区间。在汽油辛烷值的光谱数据上证明了该方法的有效性。与重要变量投影法和改进的相关系数法相比,该方法具有更好的性能。     

冷颜料在红外隐身涂料中的应用

目的通过冷颜料降低目标的表面温度,起到红外隐身的作用。方法采用XRD衍射仪和紫外/可见光/近红外分光光度计等,分析颜料的相结构及近红外光谱特性。采用红外辐射率测量仪、紫外/可见光/近红外分光光度计和红外灯模拟太阳光照射,分析涂层的红外发射率及反射隔热性能。结果与炭黑颜料相比,铁铬黑颜料的近红外平均反射率为57%,且反射光谱与叶绿素基本一致;当填料质量分数为10%时,铁铬黑涂层的近红外反射率最大,平均反射率为39.2%,红外发射率为0.91;20%(质量分数)炭黑涂层和10%(质量分数)铁铬黑涂层相比,铁铬黑涂层的反射隔热效果明显,其平衡温度较普通炭黑涂层低8.8℃。结论红外隐身材料应考虑颜料对涂层红外发射率的影响,在满足涂层颜色的条件下尽量控制颜料的添加量,实际应用中以颜料添加10%(质量分数)为宜,在满足涂层反射隔热要求的同时,保证了涂层的红外发射率。     

成分含量近红外快速检测技术及系统的研究

研究了基于声光可调谐滤光器(AOTF)分光原理的成分含量近红外检测技术及其系统组成，重点讨论了采用新颖的光电结合的调制方法提高衍射光的分离纯度和效率，以提高系统的光谱信噪比和光谱分辨率。同时文中介绍了近红外检测技术中不可分割的软件部分——化学计量学建模方法。最后通过对牛奶主要成分含量的实际测量验证了测量方法的有效性，实验结果表明，测量时间为30秒／样品，各成分含量的测量精度和重复性误差均能满足牛奶主要成分的实际测量要求。