光谱分辨率的选取对食用油近红外模型性能影响分析

近红外光谱仪的类型和工作参数的设定对测量过程和分析结果均有一定影响.重点讨论了在傅立叶变换型光谱仪上设定不同的光谱分辨率对食用油近红外定量模型性能的影响.实验采用Vertex 70光谱仪,在3种光谱分辨率(4,8,16 cm-1)条件下,采用透射式液体光纤探头采集60份食用油样品近红外谱图.针对3组近红外光谱样品集,分别采用蒙特卡罗采样法剔除异常样品,根据Kennard-Stone法划分校正集和校验集后,建立优化食用油棕榈酸近红外定量分析模型并作预测.结果表明基于16 cm-1建立的食用油近红外模型指标优于4 cm-1和8 cm-1所建的模型,该结果可以为均匀液体作近红外检测时光谱分辨率的设定提供参考.     

渤海大学大型仪器简介 傅里叶光谱仪

正仪器中文名:傅里叶光谱仪仪器英文名:Fourier Transform Infrared Spectrometer型号:Nicolet iS~50制造商:Thermo Fisher产地:美国主要技术指标:1.光谱范围:50~10000cm~(-1):2.光源:Polaris长寿命红外光源、钨卤白光源;3.分束器:石英、溴化钾、固态基质;4.检测器:Si、增强DTGS、液氮制冷MCT。傅里叶光谱仪(型号:Thermo Scientific Nicolet iS50)配有专业化的附件和集成的分析软件,能够提供一个真正一体化的材料分析平台,该系统可获取从远红外至可见光的光谱,是我校于2014年购置的106万元仪器,放置于实验管理中心B402材料光谱发射率测量实验室。     

近红外光谱法快速定量检测青烟叶及烤烟叶中的生物碱

基于傅里叶变换近红外漫反射光谱技术,采集123个青烟叶样品、412个烤烟叶样品的近红外光谱,并对其原始光谱进行一阶微分及Norris平滑处理;采用偏最小二乘(PLS)法建立青烟叶及烤烟叶近红外光谱与4种生物碱的预测模型,并将部分样本作为独立验证集进行预测;对烟叶烘烤前、后的生物碱含量进行比对分析。结果表明:各化学指标的预测均方差(SEP)与校正均方差(SEC)的比值均为0.8～1.2,验证集样本标准偏差(SD)与SEP的比值均大于2.0,校正集与验证集的相关系数r约为0.9,说明近红外模型可用于青烟叶及烤烟叶中生物碱的快速定量检测;转化株烟草在烘烤调制过程中发生了尼古丁向降烟碱的转化。     

缬沙坦胶囊辅料含量近红外光谱模型传递研究

为了建立缬沙坦胶囊辅料含量近红外光谱分析模型能在不同仪器间实现共享,提高模型的有效利用.采用分段直接校正(PDS)和典型相关分析(CCA)法进行了近红外仪器间模型传递的研究.研究表明:在主机建立的模型经PDS算法传递后,子机验证集的预测均方根误差(RMSEP)分别为2.41、1.95、0.99、0.53,经CCA算法传递后的RMSEP分别为0.78、1.19、0.78、0.43.对于2台傅里叶变换型近红外光谱仪,采用PDS和CCA方法可成功实现模型传递,其中CCA作用效果优于PDS,该研究结果对于辅料含量近红外快速分析模型的广泛应用具有重要意义.     

食用油的傅里叶变换红外光谱分析

利用傅里叶变换红外光谱对两种不同种类的食用油进行研究,采用液膜法进行相应的红外光谱分析.结果显示,食用油的傅里叶红外光谱在580～1100cm<'-1>范围内有所不同,差异性比较明显,同时,在一些吸收峰上各种类的食用油也有着自己的特征,傅里叶变换红外光谱在鉴别食用油方面具有方便、快速等特点.     

烟草化学成分AOTF一近红外在线模型转移研究

AOTF．近红外光谱仪采用全密封固化设计,没有任何可移动部件,不受温度、湿度、灰尘等外界环境的影响,其设计特点适合在线检测．建立的近红外光谱模型可以在多台近红外光谱仪之间转移,研究工作中采用直接矫正法来修正原模型光谱信息,提高信号的信噪比和复杂背景的校正,进行模型转移．转移后的烟草化学成分总糖、烟碱、氯在线检测模型的决定系数分别为0．9336、0．8961、0．9310．随机采集17个样品,用转移后的模型预测,总糖、烟碱、氯的平均相对标准偏差分别为3．19％、3．76％、5．00％,完全能够满足烟草工业在线检测需要．     

便携式光谱仪对樱桃糖度检测的研究

利用600~1 100 nm波段的便携式可见-近红外光谱仪,以烟台大樱桃为研究对象,进行了樱桃糖度可见-近红外光谱的特征提取的实验研究.利用小波滤波对樱桃可见-近红外光谱进行预处理,运用偏最小二乘回归法建立了樱桃糖度的定量分析模型,并对模型进行了验证.实验结果显示:樱桃中糖度的可见-近红外光谱校正样本集的相关系数(R)为0.939 6,校正均方根误差为0.138 2;预测样本集的相关系数(R)为0.907 4,预测均方根误差为0.149 2.结果表明:利用便携式可见-近红外光谱技术在600~1 100 nm范围内检测樱桃糖度是可行、可靠的,为樱桃内部品质的野外在线检测提供了理论依据.     

用人工神经网络-近红外光谱法测定毛竹中木质素与综纤维素的含量

近红外光谱结合反向传播的人工神经网络(back propagation artificial neural network,BP-ANN)技术预测了毛竹中木质素与综纤维素的含量.用常规湿化学方法测定了54株毛竹样品的木质素含量以及53株毛竹样品的综纤维素含量.用近红外光谱仪采集相应的光谱,为了提高信噪比和计算速度,对原始近红外光谱进行平滑、压缩、归一化预处理.利用预处理后的近红外光谱数据建立BP-ANN模型.在模型建立过程中采用Leave-n-out交叉验证法优化了隐含层神经元的个数,学习率,动量因子和学习次数.优化的BP-ANN模型用于预测测试集中9个毛竹样品中木质素与综纤维素的含量,预测均方根误差分别为0.88%、1.40%.结果表明,应用毛竹的近红外光谱数据和BP-ANN技术,可以用于预测木质素和综纤维素的含量,基本能满足定量分析的要求.     

光纤傅里叶变换光谱仪中光程差调制方案的探讨

本文在介绍光纤傅里叶变换光谱仪相对于传统傅里叶变换光谱仪优点的基础上,指出了当前光纤傅里叶变换光谱仪进行实验研究的热点集中于OPD调制技术,并就现有的OPD调制方案进行了分析和比较.最后分析了光纤傅里叶变换光谱仪研制过程中需要解决的技术问题.     

基于近红外光谱特性分析的花生含水率检测

以花生检测国家标准GB/T 5497为基础，采用近红外光谱检测技术对花生含水率是否达标进行检测. 实验配制了30个不同含水率的花生样本，其中18个样本含水率达到国家标准，12个未达标，将样本分为训练集和测试集，通过近红外实验获取不同含水率的花生对不同波长光的吸收情况，将采集的数据作为BP神经网络的输入参数，在训练集对神经网络进行学习和训练，然后采用该模型，对测试集花生含水率是否达标进行测试. 实验表明，基于近红外光谱技术和神经网络的识别方法可全部正确识别测试集样本.     

近红外光谱技术在食用油种类鉴别及 脂肪酸含量检测中的应用

应用近红外光谱分析技术分别建立了快速鉴别食用植物油种类的定性分析模型以及测定食用植物油主要脂肪酸含量的定量分析模型.实验根据19份食用植物油样品的近红外光谱,结合系统聚类方法建立了纯橄榄-芝麻-花生油定性识别模型,识别率和预测率可达100%.根据59个食用植物油样品的近红外光谱,结合模型优化方法建立了食用植物油中棕榈酸、硬脂酸、油酸3种主要脂肪酸含量的近红外定量分析模型,且模型指标较好.实验表明近红外光谱分析技术在食用植物油品质快速检测领域有很好的应用前景.     

近红外光谱结合偏最小二乘法测定福多斯坦成分含量

采用近红外漫反射光谱分析技术和偏最小二乘法对福多斯坦药物的有效成分进行定量分析测定,采集48个不同比例的福多斯坦样品近红外漫反射光谱,用一阶导数的光谱预处理方法,结合偏最小二乘法建立福多斯坦的定量分析模型.结果显示:交互验证均方根误差为0.003 57,相关系数R为0.994 77,预测均方根误差为0.003 89,平均回收率为99.63%(n=8),结果表明,用近红外光谱分析技术联合偏最小二乘法对福多斯坦进行定量分析结果准确可靠,方法简便快速.     

基于近红外光谱无损快速检测面粉品质的研究

提出一种基于近红外光谱技术结合偏最小二乘法对面粉品质进行无损快速检测的方法.配制含滑石粉的面粉样品30个,采集样品在12 500~4 000 cm-1范围内的近红外漫反射光谱,选择最优的光谱预处理方法和光谱范围,采用偏最小二乘法(PLS)建立定量分析模型.结果表明所建定量分析模型的相关性能比较高,预测相关系数和预测均方根误差均符合要求.研究发现,近红外光谱技术用于快速无损检测面粉掺假是可行的.     

近红外光谱检测技术快速测定桔梗总皂苷的研究

利用近红外快检技术建立测定桔梗总皂苷含量的模型,探索近红外光谱仪在中药材有效成分研究方面的可行性.利用紫外-可见分光光度计建立测定不同批次的中江桔梗总皂苷含量的方法,以其含量作为参比,运用近红外技术收集50批中江桔梗样品的光谱图,借助偏最小二乘回归算法建立中江桔梗总皂苷的定量校正模型,并对未知样品中总皂苷含量进行预测.结果显示,桔梗中总皂苷定标标准偏差、相对分析误差、交叉检验标准误差、校正模型的决定系数和交叉验证相对分析误差分别是0.953、8.154、1.999、0.97、3.887.表明本研究建立的定性模型检测速度快、效率高、结果可靠,可用于桔梗总皂苷的质量控制.     

Near-infrared spectroscopy-based quantification of substrate and aqueous products in wastewater anaerobic fermentation processes

In this study, a Fourier transform near-infrared （FT-NIR） technique was used for process monitoring of anaerobic fermentation. Orthogonal signal correction （OSC） method was used as NIR spectral pre- processing options. Calibration models were established and the validation of the method was per- formed with the sucrose, ethanol and volatile fatty acids （VFAs） contents determined by the anthrone and gas chromatography methods, respectively. Spectral range and the number of internal latent variables were optimized for the best correlation coefficient. Test set validation of sucrose resulted in excellent measurement of prediction performance and the correlation coefficient of determination is 0.930. Similar prediction statistics for individual VFA and total VFA contents were obtained. These re- sults proved that the NIR spectroscopy technology is able to quantify the contents of both volatile fatty acids and sucrose in wastewater anaerobic fermentation process.     

FT-NIR光谱应用于柚子皮果胶定量分析的波段优选

基于傅里叶变换近红外(FT-NIR)漫反射光谱分析技术,采用分段多元散射校正(PMSC)预处理与移动窗口偏最小二乘(MWPLS)方法为柚子皮果胶的定量分析优选波段。基于全谱进行PMSC预处理,在此基础上结合留一交叉检验技术优选21个分段窗口大小,以此设定为MWPLS方法波段优选的窗口宽度。详细讨论先后采用或不采用MSC预处理的MWPLS模型的预测效果,并从中优选定标预测模型。最优的方案为先MWPLS选择波段,后MSC预处理再建立PLS模型,其优选波段为8 540—7 944(cm-1),窗口宽度为310,对应的最优PLS因子数为11,相应的预测均方根偏差(RMSEP)和预测相关系数(RP)分别为0.520 7(%)、0.871 1。该模型明显优于先对全谱做MSC预处理再建立MWPLS模型,且大幅度优于基于原光谱数据直接建立的MWPLS模型。结果表明,采用PMSC预处理为MWPLS方法搜索窗口宽度预设值,大大降低了MWPLS模型的运算量,有利于波段优选光谱。MWPLS模型结合MSC预处理方法可以有效地应用于柚子皮果胶成分的FT-NIR定量分析。     

色散型推扫成像光谱仪在轨动态成像建模与分析

为研究卫星振动对色散型推扫成像光谱仪工作的影响,根据仪器的光学原理和在轨工作过程,建立了其在轨动态光谱成像模型.通过对成像过程的分解分析,导出了色散型光谱仪光谱成像与卫星姿态角振动的映射关系和各个掺杂光谱在混合光谱中的权重系数,并根据该映射关系进行了仿真.结果表明卫星振动使得原始光谱在混合光谱中所占的权重最小达到0.2以下,光谱混叠严重.     

Angular-based spatially resolved laser-induced breakdown spectroscopy: a new technique for the effective enhancement of signals without an external time delay system

In this study, we developed a novel angularbased spatially resolved laser-induced breakdown spectroscopy(ABSR-LIBS) technique. This new method allows the spatially resolved spectroscopic properties of laserinduced plasma to be investigated using different angles and polar distances with a spatially adjustable fiber optics probe. The experimental evaluations suggested that the intensity of the Al signal distributions in the ‘‘side-view'depended greatly on the angle of the collection probe. The location of a collection probe at 50° would facilitate efficient spectral collection and minimize the disturbance of the plasma plume. The spectral signals in the plasma emissions had different distribution at various polar distances using the same collection angle, and the highest signal intensity was observed between 15 and 35 mm polar distances. This ABSR-LIBS technique improved both the LIBS signal and the maximum emission intensity of Al atoms by several times at the best spatial position in our experimental conditions. Furthermore, we successfully obtained well-resolved line emission spectroscopy signals without any external time delay using a nongated spectrometer based on the ABSR-LIBS system. We consider that the ABSR-LIBS technique has great potential for obtaining new insights with laser-induced plasma instruments and it could facilitate the development of a low-cost instrument.