便携式近红外光谱分析仪

Antaris II傅立叶变换近红外分析仪Antaris II是ThermoFisher分子光谱部（Nicolet）推出的最新一代专业傅立叶变换近红外光谱系统，该仪器为制药、高分子、化工化学、烟草、农业食品等领域的样品分析提供了全新、可靠、快速方便的分析工具。

1．新的设计理念和标准y结构化的模块设计，即一台仪器上可同时集成积分球漫反射、透射、光纤探头、漫透射检测模块，各检测模块采用各自独立的高灵敏度InGaAs检测器；y建立在高可靠性和稳固性基础上的高性能y强调高重现性，包括系统自身重现性和系统间重现性（模型数据资源共享）y高适应能力，可用于实验室，也可用于工厂车间，灵活的发挥NIR技术的优势2．优越性y建立在Nicolet成熟和先进的傅立叶红外制造工艺和严格的认证标准基础上y采用Nicolet专利的电磁式动态准直干涉仪技术y精密对针定位的光学部件封装技术，免调整的永久准直y波长准确性、重现性、系统间重现性等方面具备目前最高性能指标y Antaris是第一个采用结构化模块设计技术的近红外仪器， Antaris II还具备同时检测药片/凝胶等样品的透射光谱和漫反射光谱的能力y所有检测模块，包括光纤探头均能自动采集背景y在仪器维护方面为用户考虑得更为周全，其光源只需用户自己从外部更换，且更换后无需任何光路调整y全新工业标准的RESULT操作系统软件，其管理模式、拓展能力、操作方便性、规范性均非常规实验室软件能比y独立的光谱化学计量学软件TQAnalyst，将复杂的数据处理和分析程序化，将强大灵活的数据处理技术融于直观友好的图形化界面和随处可见的自动优化及帮助信息中y Antaris II采用的是开放式的数据格式，能够将各家公司的光谱数据直接转移到其软件中3．硬件技术①.干涉仪：y采用尼高力最先进的高光通量自动调整和高速动态准直(每秒13万次)技术的DSP 电磁式干涉仪，具有超高检测稳定性、可靠性和精度，是目前作为傅立叶近红外仪器心脏部件最先进的技术；y采用CaF2分束器，在近红外光谱图的一、二、三倍倍频和合频区域(光谱范围12000-3800cm-1或833-2631nm)具有更高的能量分布。

近红外光谱仪的操作步骤光谱仪技术指标近红外光谱仪从分光系统可分为固定波长滤光片、光栅色散、快速傅立叶变换、声光可调滤光器和阵列检测五种类型。

滤光片型紧要作专用分析仪器，如粮食水分测定仪。

近近红外光谱仪从分光系统可分为固定波长滤光片、光栅色散、快速傅立叶变换、声光可调滤光器和阵列检测五种类型。

滤光片型紧要作专用分析仪器，如粮食水分测定仪。

近红外光谱仪的操作步骤如下：（1）将烟叶样品全部经60目旋风磨处理，待测：（2）开机（要求在18—24℃范围内启动），持续预热 1.5小时；（3）扫描背景，一般要求四次样品扫一次背景。

在环境要求变化不大时可适当放宽要求；（4）用烧杯量取待测样品约75ml（仅对粉末而言）放入样品杯，样品装填均匀，用压紧器（可做成铜块）压紧样品，要求底部没有裂缝。

（5）将样品杯放入样品室，开始扫描；（6）扫描结束后，取出样品杯，清扫样品；（7）重新装样，进行第二个样品的扫描；（8）样品全部扫描结束后，分析结果。

试样测试完成后，首先应退出FT—IR软件，关闭电脑，最后关闭主机电源。

近红外光谱仪仪器使用的注意事项：A 、保持室内环境相对湿度在50%以下。

KBr窗片和分束器很简单吸潮，为防止潮解，务必保持室内干燥。

同时操作的人员不宜太多，以防人呼出的水气和CO2影响仪器的工作。

B 、维持室内温度相对稳定。

温差变化太大，也简单造成水气在窗片上凝结。

C 、假如条件允许，建议定期对仪器用N2进行吹扫。

D 、尽量不要搬动仪器，防止精密仪器的猛烈震动。

—专业分析仪器服务平台,试验室仪器设备交易网,仪器行业专业网络宣扬媒体。

相关热词：等离子清洗机,反应釜,旋转蒸发仪,高精度温湿度计,露点仪,高效液相色谱仪价格,霉菌试验箱,跌落试验台,离子色谱仪价格,噪声计,高压灭菌器,集菌仪,接地电阻测试仪型号,柱温箱,旋涡混合仪,电热套,场强仪万能材料试验机价格,洗瓶机,匀浆机,耐候试验箱,熔融指数仪,透射电子显微镜。

地物光谱仪在野外光谱测量中的使用（一）论文关键词地物光谱仪；野外测量；工作规范论文摘要在遥感技术中，为了更精确地判读多光谱图像，掌握地面上各种地物的光谱辐射特性是十分重要的。

介绍FieldSpec?悖HandHeld手持便携式光谱分析仪的测量原理方法、工作规范及注意事项，概要地说明了影响光谱测量的因素。

在遥感领域中，为了研究各种不同地物或环境在野外自然条件下的可见和近红外波段反射光谱，需要适用于野外测量的光谱仪器。

对野外地物光谱进行测量，我们使用的是美国 ASD公司FieldSpec?悖HandHeld手持便携式光谱分析仪。

其主要技术指标为：波长范围为 300~1100nm光谱采样间隔为1.6nm, 灵敏度线性：土1% FieldSpec?悖HandHeld手持便携式光谱分析仪可用于户外目标可见一近红外波段的光谱辐射测量。

该光谱仪在户外主要利用太阳辐射作为照明光源，利用响应度定标数据，可测量并获得地物目标的光谱辐亮度；利用漫反射参考板对比测量，可获得目标的反射率光谱信息；通过对经过标定的漫反射参考板的测量，可获得地面的总照度以及直射、漫射照度光谱信息；利用特定的辅助测量机械装置，可获得地面目标的BRDF（方向反射因子）光谱信息参数。

为了使地物光谱数据可靠和高的质量，使数据便于对比和应用，有必要提出地物光谱测试规范和测量要求。

1仪器的标准和标定1.1光谱分辨率实用分辨宽度对0.04~1.10卩m小于5nm 1.1~2.5卩m小于15nm。

对于FieldSpec?悖HandHeld手持便携式光谱分析仪，起始波长为325nm终止波长为1075nm波长步长为1nm则光谱分辨率取3nm1.2线性标定线性动态范围有3个量级，最大信号对应为0.8~1.0，太阳常数照明的白板（V 90%）峰值响应输出。

线性误差小于 3%（回归误差）。

1.3光谱响应度的标定反射率小于、等于15%（大于1%）的目标，信噪比应大于10。

乙醇水溶液体积分数和温度的近红外激光拉曼光谱研究邹小波;沈乐丞;石吉勇【摘要】为了研究乙醇水溶液近红外激光拉曼光谱随体积分数和温度的变化,首先通过便携式近红外激光拉曼光谱仪测得0～100％乙醇水溶液在10 ～30℃的拉曼光谱,然后将温度和拉曼光谱值一起用于建立体积分数预测模型,以提高其预测精度.结果表明:带有温度值的PLS模型相关系数(Rc)为0.997 6,校正均方根误差(RMSEC)为1.94,预测模型相关系数(Rp)均达到0.995 0以上,建立的乙醇水溶液联合模型性能较稳定,能够满足不同温度下乙醇水溶液体积分数的测定,满足实际在线检测的需要.进一步研究温度与乙醇水溶液的近红外拉曼光谱的关系,在体积分数0～100％每隔10％建立一个近红外拉曼光谱的温度PLS模型,得到11个模型的相关系数,R 值在0.734 4和0.954 7之间,并且随着乙醇体积分数变大,R值越来越大.【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(036)002【总页数】5页(P171-175)【关键词】乙醇水溶液;拉曼光谱;体积分数;温度;联合模型;偏最小二乘【作者】邹小波;沈乐丞;石吉勇【作者单位】江苏大学食品与生物工程学院,江苏镇江212013;江苏大学食品与生物工程学院,江苏镇江212013;江苏大学食品与生物工程学院,江苏镇江212013【正文语种】中文【中图分类】O657.37醇-水二元体系长期以来是一个热门的研究对象，学者们采用实验手段［1］和计算机模拟方法［2-3］对其进行了深入研究，获得了较多的有关动力学特性和分子结构的信息.由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光谱是研究水溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具［4］.张洪波等［5］用乙醇分子的2个拉曼特征峰(位于2 970 cm-1和2 873 cm-1附近)的强度比值与体积分数间的线性关系实现了对水溶液中乙醇体积分数的测定.吴斌等［6］发现乙醇水溶液位于2 800～3 050 cm-1的3个C—H伸缩振动特征峰的峰值位置相对纯乙醇对应峰位的偏移量大致与乙醇体积分数呈线性相关，据此进行一元线性回归及进一步二元线性回归得到乙醇体积分数与C—H伸缩振动频率变化量的回归模型.吴斌等［7］还用激光拉曼光谱研究液态乙醇的水合作用过程，发现位于2 800～3 050 cm-1区间的C—H伸缩振动频率随乙醇中加入水量的增加整体呈现蓝移趋势，而位于1 048 cm-1附近的C—O伸缩振动频率的变化规律却与此相反，分析认为，这种现象主要由溶液内部分子间发生的不同水合作用所致，并据此阐明了液态乙醇的水合作用过程.李响等［8］将自适应偏最小二乘的方法应用于酒精浓度检测过程中，实现了拉曼光谱的噪声和背景自动扣除，从而更好地对拉曼光谱进行预处理，所得的乙醇浓度预测模型优于其他传统方法.但以上研究都是基于激光拉曼光谱仪，该设备价格昂贵，因此都是停留在实验室阶段，无法实现在线检测.另外，众所周知，乙醇水溶液的密度、声速等物理特性会随温度发生一定的变化，但乙醇水溶液的拉曼光谱随温度变化很少有人研究.近年来由于便携式激光拉曼光谱仪具有携带方便、操作过程简单、使用条件不苛刻、价格适宜等优点而得到广泛的应用.由于近红外波段的荧光背景影响小，噪声低，窄带激光器能提供更多的物质成分信息［9］，因此近红外激发拉曼光谱技术以其独特优势成为研究化学材料［10-12］以及生物大分子结构［13-15］的有力手段而备受研究者关注.但是正因为获得的信息数据冗杂，严重影响了拉曼信号的识别和比较.因此，提取光谱有效信息，是光谱分析工作必须解决的关键问题之一.偏最小二乘法(PLS)是一种基于因子分析的多变量校正方法，是目前在定量分析中应用最多的多元分析方法［16］.通过这种方法对光谱进行筛选，可以剔除不相关或非线性变量的影响.因此文中用此方法来研究乙醇水溶液近红外激光拉曼光谱随体积分数和温度的变化，为实现乙醇水溶液体积分数的在线快速定量检测提供参考.1 试验与方法1.1 试验样品采用无水乙醇(分析纯，体积分数99.7%，国药集团化学试剂有限公司)与超纯水配置待测溶液，共配制乙醇水溶液样本11个，乙醇体积分数范围为0～100%，间隔为10%.试验温度为10～30℃，每隔1℃测一次.1.2 拉曼光谱采集采用美国EnWave Optronics的HRC-10便携式近红外拉曼分析仪.激发源:NIR，频率稳定，狭窄线宽二极管激光器，785 nm;激光功率:150～200 mW;线宽:0.5 cm-1;光纤探测器:2个单一光纤的永久结合体，100μm激发光纤，200μm收集光纤，焦距为6 mm;光谱范围:300～3 900 cm-1;积分时间为20 s，平均参数为2，窗口滤波参数为0.使用前预热15 min，使输出达到稳定.从10℃开始，依次量取2 mL左右不同体积分数乙醇水溶液于3 mL进样瓶中，先收集暗电流参考数据，再收集拉曼光谱，直至30℃.1.3 光谱数据处理及PLS建模采用MATLAB 7.14.0.739(R2012a)软件来进行数据处理及建模.PLS是处理两数据块之间关系的一种数学方法，它将因子分析和回归分析结合，是一种经典的化学计量学算法，也是使用最多和效果最好的处理方法之一.其中模型精度采用校正均方根误差(RMSEC)表示，RMSEC越小，则说明模型的拟合精度越高，模型越可靠.模型的拟合程度采用复相关系数R表示，R越接近1，则说明预测值与实测值之间的相关程度越好.模型的预测能力采用预测均方根误差(RMSEP)表示，RMSEP越小，则表明模型对外部样本的预测能力越高.2 试验结果与分析2.1 乙醇和超纯水的拉曼光谱分析图1为乙醇和超纯水的拉曼光谱，乙醇分子的不同拉曼特征峰对应着分子内不同原子基团的振动模式，从低波数到高波数，800 cm-1以前的峰均为容器峰，峰1(840.4 cm-1)为对称 C—C—O骨架伸缩，峰2(1 006.6 cm-1)为C—O伸缩，峰3(1 050.8 cm-1)为 C—C—O骨架剪式摇摆，峰4(1 237.7 cm-1)为乙醇分子CH2形变，峰5(1 411.7 cm-1)为CH3反对称形变，峰6(3 278.1 cm-1)为非对称CH2伸缩，峰7(3 355.2 cm-1)为非对称CH伸缩，乙醇的这7个典型的特征峰在文献［17］中也有描述.从图1还可以看出纯水没有明显的特征峰.图1 乙醇和超纯水的拉曼光谱2.2 乙醇水溶液的拉曼光谱分析2.2.1 不同温度乙醇水溶液体积分数模型的建立及预测分别对10，15，20，25和30 ℃(即从10 ℃ 开始每漂移5℃取一个温度值)下的10个体积分数建立乙醇与拉曼光谱之间的多元校正模型，并利用所建立的模型进行相互预测，以判定所建模型的优劣，得到结果如表1 所示.其中模型 1，2，3，4，5分别代表10，15，20，25和30℃的体积分数校正模型.由表 1 可知，模型1，2，3，4，5 的校正相关系数(R c)分别为 0.997 3，0.997 9，0.993 4，0.992 5和 0.988 3，RMSEC 分别为 2.21，1.82，3.48，3.67和4.41，较高的R c和较低的RMSEC对于一个可靠的模型是十分必要的，但一个模型的优劣不仅取决于此，还要求有较高的预测相关系数(R p)和较低的RMSEP，在实际应用中后者往往尤为重要.由表1可知，对于与建模样品温度相同的模型，R p较高，RMSEP也较低，但对于与建模样品温度不同的预测集样品，R p最低值为0.995 3，RMSEP最高达到3.74.由此可以看出单个温度的体积分数模型对不同温度的样品体积分数的预测效果不是很理想，也就是说温度漂移对体积分数模型预测精度影响很大.结果说明5个模型的适用范围都较窄，不能很好地满足预测乙醇水溶液体积分数的要求.表1 不同温度下体积分数模型的建立及预测性能模型训练集预测集10℃ 15℃ 20℃ 25℃ 30℃R c RMSEC R p RMSEP R p RMSEP R p RMSEP R p RMSEP R p RMSEP 1 0.997 3 2.21 0.999 9 0.44 0.997 2 3.54 0.996 7 3.66 0.998 9 2.750.996 7 3.74 2 0.997 9 1.82 0.995 3 2.78 0.999 7 0.64 0.997 8 2.30 0.9 9712.23 0.996 9 2.36 3 0.993 43.48 0.997 2 2.56 0.998 7 1.55 1.000 0 0.000.9985 2.06 0.997 9 2.54 4 0.992 5 3.67 0.999 1 1.50 0.999 0 1.37 0.998 12.10 0.999 3 1.08 0.997 7 2.03 5 0.988 3 4.41 0.997 7 2.06 0.999 5 1.300.998 6 2.73 0.998 9 1.51 0.998 9 1.342.2.2 乙醇水溶液联合模型的建立及预测为了解决上述问题，使所建体积分数预测模型准确可靠，覆盖范围宽，适用性广，试验进一步对上述5个温度处10个体积分数联合建立乙醇与拉曼光谱之间的多元校正模型.得到校正模型的R c为0.997 6，RMSEC为1.94，此模型相关系数较高，模型拟合度较高，用不同温度的体积分数模型来检测此模型的预测能力，得到结果如表2所示，预测模型R p均达到0.995 0以上，RMSEP均小于2.92.结果表明:建立的乙醇水溶液体积分数混合模型性能较稳定，能够满足不同温度下乙醇水溶液体积分数的测定，具有较高的适用范围，满足实际检测的需要，为开发快速、灵敏、实时在线检测乙醇体积分数的装备奠定基础.表2 联合模型的预测结果温度/℃ R p RMSEP 温度/℃ R p RMSEP 温度/℃ R p RMSEP 10 0.999 1 1.55 17 0.998 6 1.63 24 0.998 5 2.29 11 0.999 0 1.30 180.998 5 2.12 25 0.999 4 1.00 12 0.998 2 1.78 19 0.999 3 1.35 26 0.998 3 2.23 13 0.999 2 1.20 20 0.998 7 1.85 27 0.999 3 1.40 14 0.999 6 0.88 21 0.997 9 2.29 28 0.998 4 1.69 15 0.999 5 0.97 22 0.998 7 1.74 29 0.999 6 1.02 160.995 2 2.92 23 0.998 7 1.57 30 0.998 7 1.682.3 乙醇水溶液拉曼光谱的温度分析图2显示了纯乙醇在10～30℃时的拉曼光谱，将最后2个峰放大示于图右上角.从图2可以看出，纯乙醇在不同温度下的21条光谱几乎重叠成一条光谱，变化规律不明显，用肉眼很难看到温度变化的影响，本研究决定用PLS方法来建立温度模型.对11个乙醇体积分数处的21个温度分别建立乙醇温度与拉曼光谱之间的多元校正模型，结果如表3所示.每个体积分数下温度模型的相关系数R均在0.734 4和0.954 7之间，说明温度对拉曼光谱强度具有影响.这是因为随着乙醇水溶液温度逐渐上升，乙醇分子的振动-转动作用变强，也即拉曼效应变强，导致拉曼光谱强度变大.从表3还可知随着乙醇体积分数变大，其相应的温度模型相关系数R 也越来越大.说明乙醇体积分数越大，温度变化对拉曼光谱强度的影响越大.这是由于体积分数增大，单位体积溶液中的乙醇分子增多，此时拉曼光谱强度会由于温度变化而变化得更明显.图2 10～30℃下的纯乙醇拉曼光谱表3 体积分数0～100%的温度模型结果体积分数/% R RMSE 体积分数/% R RMSE 0 0.734 4 4.41 60 0.855 7 3.21 10 0.749 8 4.14 70 0.891 8 3.07 20 0.757 0 4.04 80 0.927 4 3.2030 0.803 5 3.84 90 0.943 3 2.11 40 0.836 4 3.33 100 0.954 7 2.02 50 0.847 5 3.253 结论文中建立的乙醇水溶液联合模型性能较稳定，能够满足不同温度下乙醇水溶液体积分数的测定，满足实际在线检测的需要.进一步研究温度与乙醇水溶液的近红外拉曼光谱的关系，建立的11个温度PLS模型的相关系数R值在0.734 4和0.954 7之间，并且随着乙醇体积分数变大，R值越来越大.说明温度对不同体积分数下的拉曼光谱具有影响，并且温度随乙醇体积分数的增大对拉曼光谱的影响加大.参考文献(References)【相关文献】［1］ Sikorska A，Ponikwicki N，Koniecko A，et parative studies of the mixing effect on the thermal effusivity，compressibility，and molar volume for aqueous solutions of alcohols［J］.Int J Thermophys，2010，31(1):131-142.［2］ AlaviS，Takeya S，Ohmura R，et al.Hydrogen-bonding alcohol-water interactionsin binary ethanol，1-propanol，and 2-propanol+methane structure II clathrate hydrates ［J］.The Journal of Chemical Physics，2010，133(7):1-6.［3］ Mandal A，Prakash M，Kumar R M，et al.Ab initio and DFT studies on methanol water clusters［J］.JPhys Chem A，2010，114(6):2250-2258.［4］贾丽华，王一丁，曲冠男，等.激光诱导等离子体对水团簇受激拉曼散射的影响［J］.红外与毫米波学报，2012，31(4):375-378.Jia Lihua，Wang Yiding，Qu Guannan，et al.Influenceof laser-induced plasma on Raman scattering of water cluster［J］.J Infrared Millim Waves，2012，31(4):375-378.(in Chinese)［5］张洪波，宿德志，何焰蓝.用傅里叶变换拉曼光谱法测定乙醇浓度［J］.分析测试技术与仪器，2007，13(3):190-193.Zhang Hongbo，Su Dezhi，He Yanlan.Determination of ethanol concentration using FT-Raman spectroscopy［J］.Analysis and Testing Technology and Instruments，2007，13(3):190-193.(in Chinese)［6］吴斌，骆晓森，陆建，等.用激光拉曼频移测定乙醇水溶液的浓度［J］.光学精密工程，2011，19(2):392-396.Wu Bin，Luo Xiaosen，Lu Jian，et al.Determination of ethanol concentration of aqueous solution by using Raman stretching frequency shifts［J］.Optics and Precision Engineering，2011，19(2):392-396.(in Chinese)［7］吴斌，刘莹，韩彩芹，等.用激光拉曼光谱研究液态乙醇的水合作用过程［J］.光谱学与光谱分析，2011，31(10):2738-2741.Wu Bin，Liu Ying，Han Caiqin，et al.Hydration of liquid ethanol probed by Raman spectra［J］.Spectroscopy and Spectral Analysis，2011，31(10):2738-2741.(in Chinese)［8］李响，吕勇.拉曼光谱检测酒精浓度的背景扣除技术研究［J］.北京信息科技大学学报:自然科学版，2013，28(2):27-30.Li Xiang，Lü Yong.Background subtraction in Raman measurement of ethanol concentration［J］.Journal of Beijing Information Science and Technology University:Natural Science Edition，2013，28(2):27-30.(in Chinese)［9］廖艳林，刘晔，曹杰，等.一种基于光纤器件的表面增强拉曼散射光谱检测系统［J］.中国激光，2012，39(7):215-219.Liao Yanlin，Liu Ye，Cao Jie，et al.A kind of surface enhanced Raman scattering spectroscopy detection system based on optical devices［J］.Chinese Laser，2012，39(7):215-219.(in Chinese)［10］刘文涵，吴小琼，杨未，等.环境光对 PE塑料薄膜近红外激光拉曼光谱的影响［J］.光谱实验室，2006，23(6):1135-1138.Liu Wenhan，Wu Xiaoqiong，YangWei，et al.Influence of environment light on the near-infrared laser Raman spectrum of PE plastic film［J］.Chinese Journal of Spectroscopy Laboratory，2006，23(6):1135-1138.(in Chinese) ［11］刘文涵，吴小琼，郑建珍，等.环境光对谷氨酸钠溶液近红外激光拉曼光谱的影响［J］.光谱学与光谱分析，1994，26(12):2244-2246.Liu Wenhan，Wu Xiaoqiong，Zheng Jianzhen，et al.Studies of influences of environmental light on near infrared laser Raman spectra of sodium glutamic acid solution ［J］.Spectroscopy and Spectral Analysis，1994，26(12):2244-2246.(in Chinese)［12］刘文涵，汪涓涓，张丹.外界光对 ZnCl2溶液近红外激光拉曼光谱的影响［J］.光谱实验室，2009，26(5):1141-1144.Liu Wenhan，Wang Juanjuan，Zhang Dan.Studies of near-infrared laser Raman spectra of ZnCl2 solution effected by environmental light［J］.Spectroscopy Laboratory，2009，26(5):1141-1144.(in Chinese)［13］冯尚源，陈荣，李永增，等.人血红细胞傅里叶变换红外和近红外拉曼光谱［J］.光谱学与光谱分析，2005，25(5):712-714.Feng Shangyuan，Chen Rong，Li Yongzeng，et al.Fourier transform infrared and near infrared Raman spectra of human red blood cell［J］.Spectroscopy and Spectral Analysis，2005，25(5):712-714.(in Chinese)［14］马寒露.表面增强拉曼光谱快速检测孔雀石绿技术研究［D］.镇江:江苏大学食品与生物工程学院，2009.［15］刘仁明，刘瑞明，武延春，等.基于新型NIR-SERS基底的肝癌血清 NIR-SERS光谱研究［J］.光学学报，2011，31(6):270-275.Liu Renming，Liu Ruiming，Wu Yanchun，etal.Investigations on NIR-SERS spectra of serum for liver cancer based on NIR-SERS substrate［J］.Acta Optica Sinica，2011，31(6):270-275.(in Chinese)［16］黄晓玮，邹小波，赵杰文，等.近红外光谱结合蚁群算法检测花茶花青素含量［J］.江苏大学学报:自然科学版，2014，35(2):165-170.Huang Xiaowei，Zou Xiaobo，Zhao Jiewen，et al.Measurement of anthocyanin content in flowering tea using near-infrared spectroscopy combined with ant colony optimization［J］.Journal of Jiangsu University:Natural Science Edition，2014，35(2):165-170.(in Chinese)［17］邹晗，郑晓燕，潘玉莲.乙醇和甲醇混合溶液的拉曼光谱法研究［J］.大学物理实验，2005，18(4):1-6.Zou Han，Zheng Xiaoyan，Pan Yulian.A research on Raman spectroscopy ofmixed liquor of ethanol and methanol［J］.Physical Experiment of College，2005，18(4):1-6.(in Chinese)。

DA7200连续光谱近红外分析仪瑞典波通仪器公司DA7200 主要组成移动存储器, 网卡, 通讯接口汞灯光导纤维分光系统基线校准板电脑硬盘 MIB board电机, 光源, 参考系统旋转托盘电源系统概述– TFT彩色触摸显示屏–方便的Simplicity XP应用软件，用于分析、数据收集和检测。

–模块化铟镓砷二极管阵列检测系统–分析时间1-5秒–旋转式检测盘非接触式测量，特别适合不均匀样品的检测（如颗粒度不均匀的样品）–样品形式灵活，可检测粉状、膏状、液体、固体的样品，更换样品不需要****。

样品量为1~400克–附带USB 和网卡彩色触摸式，虚拟键盘操作，可外接鼠标和键盘。

可外接键盘和鼠标虚拟键盘紧密模块化铟镓砷二极管阵列检测系统通过数据并行处理，实时得到连续光谱图液体的检测液体的检测自动进样自动出样，无须洗涤测定样品时间40-60秒，包括换样时间仪器分光系统DA7200光学系统特点? 波长的稳定性? 线性光源汞灯内置于检测器随时校准波长准确性 ? 自动基线校准，发现漂移自动调整? 双光束自动补偿系统? 卤钨灯与汞灯同时工作，反射信号一齐进入检测系统以消除背景，实现双光束补偿 ? 可消除室内光线的影响测量原理DA 7200测试时，样品直接由高强度、宽波带的白光进行照射。

从样品漫反射出的测量光透过光学窗口并入射到光纤传感器上。

反射光与内部汞灯光源的参考信号同时通过光纤到达静态衍射光栅，通过光栅分光后传递到二极管阵列检测器上。

获得的所有光谱信号照射到按照固定波长排列的一系列光电二极管传感单元上。

每一个二极管传感单元对应特定波长上的信号，从而实现连续光谱信号的同步收集。

测量原理1/3－参考光路测量原理2/3－检测器汞灯光源光导纤维，固定全息光栅和二极管检测器测量原理3/3－光导纤维光纤孔及光学窗口二极管阵列检测器－瞬时多波长检测－自动波长准确性检查并自动校准不同样品盘切换旋转托盘只有旋转才能更好地消除样品的不均匀性，检测更有代表性通讯端口10/100兆网卡, USB 1.1接口显示接口附带USB128兆优盘和10/100兆网卡。

便携式傅立叶红外光谱仪简介宋萍【摘要】The technology and performance of portable FT-IR spectrometers were introduced in this pa-per ,which included comparison of commercial portable FT-IR spectrometers .%本文介绍了便携式傅立叶红外光谱仪技术及性能，并对市场上销售的主流便携式傅立叶红外光谱仪进行了比较。

【期刊名称】《分析仪器》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P111-114)【关键词】便携式;红外光谱仪【作者】宋萍【作者单位】苏州大学分析测试中心，苏州 215123【正文语种】中文红外光谱是鉴定分子结构及判断官能团的有力手段。

光经由样品穿过以后，分子选择性吸收入射光中某个波长的特定光线，所得到的透射光被检测器接受然后传导到转换器，从而产生样品的特征红外光谱。

在傅立叶变换红外光谱仪中，信号的产生主要依靠光线在经过迈克尔逊干涉仪后干涉而成。

信号的产生的质量受光路是否准直，入射光和反射光是否平行的因素影响很大［1］。

从20世纪第一台傅立叶变换红外光谱仪发明到现在，仪器的性能已经有长足的发展。

一是趋于更加强大的综合性能和更高的精度，另个方向就是开发更友善简易的操作平台，向占地更小更经济的方向发展。

在上世纪末，红外光谱仪技术发展到实时实地测量及无损测量。

在这种情况下传统的台式机已经不能完全满足样品的测试需求［2］。

例如当被测物质体积太大无法被移动或是测试环境恶劣时，使用传统的台式机测试样品已经变得很不方便甚至不可能。

与台式机比较，便携式红外光谱仪有占地少，质量相对轻，能抗震或耐恶劣环境等特点。

1 便携式红外光谱仪便携化的实现所谓便携式，可以指机载式、车载式，也可以指手提式。

本文所涉及的便携式傅立叶红外光谱仪包括以上三种类型［3］。

图2 滤光片近红外光谱分析仪光路图近红外光谱分析仪现代近红外光谱分析技术始于上世纪80年代末，90年代初，至今已有20余年的快速发展，该分析技术日臻成熟，已经在各个领域中发挥了巨大作用。

近红外光谱分析技术具有分析速度快、同时测量多种性质、测量精度高、操作简单、仪器种类多的特点，适合化验室、在线和现场便携等使用。

近红外光谱测量方式可归结为：透射，漫反射和衰减全反射，如图1所示。

（a ）透射 （b ）漫反射 （c ）ATR图1 近红外光谱测量方式1 常见近红外分析仪器产品种类近红外分析仪器是光谱仪器，在结构上，与紫外-可见分光光度计、红外光谱仪类似，具有光源、分光、检测和电路控制等单元。

根据分光方式，近红外光谱仪器可划分为滤光片近红外分析仪、光电发光二极管近红外分析仪、光栅扫描近红外光谱仪、傅里叶近红外光谱仪、阵列检测近红外光谱仪、声光过滤调制近红外光谱仪和MEMS 近红外光谱仪。

按照仪器用途和功能，近红外光谱仪器可分为便携近红外分析仪、实验室台式近红外光谱仪、在线近红外光谱仪以及专用分析仪。

这些光谱仪器的分光原理和功能具有显著不同，在结构、性能和用途上差别很大。

1.1 滤光片近红外分析仪光源发出的复合光中部分窄波段光通过滤光片。

不同的滤光片可提供系列窄波段，通常多达8~9种滤光片。

这类仪器结构相对简单（如图2所示），成本低，适合用于便携和专用分析仪。

虽然光谱分辨率低，但对很多应用如水分分析等，可以满足常规分析要求。

如同其他类型的近红外光谱仪，这类仪器对温度要求也非常苛刻。

1.2 光栅扫描近红外光谱仪图3 光栅扫描近红外光谱仪光路示意这是最为经典的光谱仪器，如图3所示，通过单色器（一般为光栅）将复合光色散为单色光，各单色光通过转动光栅按照波长顺序依次通过出射狭缝，通过样品，到达检测器检测。

这类仪器的光谱范围取决于选用的光栅和检测器，可以是短波（700~1100nm，硅检测器）或是长波（1100~2500nm，硫化铅，或砷镓铟）。

micronir onsite便携式近红外光谱仪设置参数-回复MicronIR Onsite是一款便携式近红外光谱仪。

它是一种先进的光谱分析仪器，广泛应用于农业、环境监测、食品安全和药物检测等领域。

该设备的设置参数是关键，它决定了仪器的准确性和可靠性。

下面将一步一步回答如何设置MicronIR Onsite便携式近红外光谱仪的参数。

第一步：设置仪器的光源MicronIR Onsite便携式近红外光谱仪采用的是近红外光源。

要设置好光源，首先需要确保光源的稳定性和亮度。

光源稳定性可以通过调整光源的电流和电压来实现。

亮度可以通过选择合适的滤光片和反射器来达到最佳效果。

第二步：选择采集模式MicronIR Onsite便携式近红外光谱仪有两种采集模式可供选择：反射模式和透射模式。

反射模式适用于对固体和液体样品进行分析，而透射模式适用于对透明样品或含有透明部分的样品进行分析。

根据需要，选择合适的采集模式。

第三步：设置波长范围MicronIR Onsite便携式近红外光谱仪的波长范围可以根据具体的分析要求进行设置。

通常情况下，可选择700至2500纳米的波长范围。

如果需要特定的波长范围，可以通过软件调整。

第四步：选择采样速率MicronIR Onsite便携式近红外光谱仪的采样速率是指在单位时间内采集到的数据点个数。

根据分析目的和样品特性，选择合适的采样速率。

较高的采样速率可以提高数据的时间分辨率，但也可能增加数据量。

第五步：设置光谱平均次数MicronIR Onsite便携式近红外光谱仪可以进行多次光谱平均。

光谱平均可以降低测量误差和噪声，提高数据的稳定性和可靠性。

根据实际需求，设置合适的光谱平均次数。

第六步：校准仪器MicronIR Onsite便携式近红外光谱仪在使用之前需要进行仪器的校准。

校准的目的是确保仪器的准确性和精度。

通过校准，可以建立仪器的响应曲线，以便后续的样品分析。

第七步：选择数据处理方法MicronIR Onsite便携式近红外光谱仪可以选择不同的数据处理方法进行分析。

利用ASD光谱仪测量地物反射率的数据处理方法1．安装ASD光谱仪配套的光谱数据处理软件ViewSpecPro；2．将ASD光谱仪配套笔记本电脑上面的光谱数据文件拷贝到本地硬盘；3．打开ViewSpecPro软件，单击setup->input directory，指定光谱数据的目录，如下图所示。

设置好输入目录后，会弹出如下对话框，问是否将输出目录设置和输入目录一直，这里一般选择是。

4. 打开输入目录下的全部光谱数据，根据现场记录选择若干条曲线，单击view->graph，便可以显示选中的光谱数据的曲线。

5.根据曲线图，删除有问题的曲线，将其他曲线取平均值。

即选中取要用来取平均值的曲线，单击process->statistics，然后点击OK，程序便会输出平均值光谱，并在程序界面中显示。

6. 选中求好平均值的光谱，单击process->Acsii export, 便可以将原来的二进制文件输入为文本文件，从而可以利用EXCEL或者其他程序进行后续计算。

7. 地物反射率＝（地物DN值/白板DN值）×白板反射率。

白板反射率是事先通过实验室内定标得到的。

表面法水体光谱测量规范表面法水体光谱测量，应当遵循以下步骤：(1)仪器提前预热，在船快要到达采样点时，先将ASD打开。

(2)船停下后打开笔记本，打开RS3软件，设置保存路径：单击control->spectrumsave（在C盘目录下以W点号为文件名，如W16；起始编号从000开始，文件名前缀为water）；(3)取消内部平均，具体做法如下图所示：单击control->adjust，将spectrum后面的数字改为1。

(4)注意在软件操作界面中选择视场角是25度，或者raw bare。

(5)选择DN值测量。

(6)优化(7)暗电流测量(8)标准板测量（探头垂直向下，离标准板约25厘米）10次；(9)遮挡直射阳光的标准板测量（探头垂直向下）10次；(10)倾斜目标测量（探头向下，探头天底角为40度）20次；(11)倾斜天空光测量（探头向上，探头天顶角为40度）10次；(12)标准板测量（探头垂直向下）10次；(13)遮挡直射阳光的标准板测量（探头垂直向下）10次；这些目标的测量曲线每个不得少于10条，且测量时间至少跨越一个波浪周期，以修正因测量平台摇摆而导致的误差。

近红外光谱分析仪的使用分析仪操作规程近红外光谱分析仪是利用气体或液体对红外线进行选择性吸取的原理制成的一种分析仪表，它具有灵敏度高反应速度快分析范围宽选择性好抗干扰本领强等特点，被广泛应近红外光谱分析仪是利用气体或液体对红外线进行选择性吸取的原理制成的一种分析仪表，它具有灵敏度高反应速度快分析范围宽选择性好抗干扰本领强等特点，被广泛应用于石油化工冶金等工业生产中。

近红外光谱分析仪的光源是接受上下两个电极的方法，通上电流，电极之间就形成一个火花式光谱仪光源。

在这火花式光谱仪光源中，电极之间空气或其他气体一般处于大气压力。

因此放电是在充有气体的电极之间发生，是依靠电极间流过的电流使气体发光，是建立在气体放电的基础上。

低压火花以及控波型光谱分析仪光源是在电容电场作用下，接受掌控气氛中放电；火花光谱分析仪光源是在直流电场作用下，淡薄掌控气氛中放电；等离子体火花式光谱仪光源是在射频电磁场作用下掌控气氛中放电（电极之间的电压以及电流的关系不遵守欧姆定律的）。

光谱分析仪光源的作用是将待测元素变成气体状态，而后激发成光谱，依据该元素谱线强度转换成光电流，由计算机掌控的测光系统按谱线的强度换算成元素的含量。

光源作用的这种动态过程，就是将样品由固态变成气态，其中一部份元素激发而发射光谱，而这些气态的样品又不断地向四周扩散，分析间隙的气态样品也在不断更新，以求达到一个动态平衡，当火花光谱分析仪光源激发确定时间后，蒸气云中待测元素浓度增大，只有蒸气云中浓度充分大，才能得到大的光电信号。

近红外光谱分析仪是否稳定正常地运行，直接影响到仪器测定数据的好坏，假如气路中有水珠、机械杂物杂屑等都会造成气流不稳定，因此，对气体掌控系统要常常进行检查和维护。

首先要做试验，打开掌控系统的电源开关，使电磁阀处于工作状态，然后开启气瓶及减压阀，使气体压力指示在额定值上，然后关闭气瓶，察看减压阀上的压力表指针，应在几个小时内没有下降或下降很少，否则气路中有漏气现象，需要检查和排出。

近红外光谱分析仪原理
近红外光谱分析仪是一种可以通过测量样品吸收、散射或透射近红外光的仪器，用于分析和确定样品中的化学成分或性质。

其工作原理基于近红外光与样品发生相互作用后产生的能量变化。

每种化学物质都有其特定的分子结构和化学键，因此它们对于不同波长的光有不同的吸收特性。

近红外光谱分析仪利用这一原理进行定量或定性分析。

其工作原理大致可以分为光源、样品传感器和信号处理三个主要部分。

首先，近红外光谱分析仪会通过一个光源产生一束包含不同波长的近红外光。

这种光通过一系列的透镜和光学器件进行聚焦和传输，最后照射到样品表面。

其次，样品表面的化学物质会吸收或散射部分近红外光。

这些吸收或散射过程会导致透射光中特定波长的光强发生变化。

近红外光谱分析仪会采用一个传感器，如光电二极管或光电探测器，来测量透射光的强度。

传感器会将吸收或散射光转化为电信号，并将其传送至信号处理部分。

最后，信号处理部分会对接收到的电信号进行处理和分析。

这些处理方法包括光谱解析、数学算法和化学模型等。

光谱解析可以通过比较样品的光谱特征与已知标准光谱进行拟合，从而确定样品中的化学成分。

数学算法则可以通过对光谱数据进行处理和加工，提取有关样品的相关信息。

化学模型则可以利用已知样品的光谱数据训练模型，从而实现对未知样品的分类或
定量分析。

综上所述，近红外光谱分析仪利用样品对近红外光的吸收或散射特性，通过测量透射光的强度和进行信号处理，实现对样品化学成分或性质的分析和确定。

这种仪器可以广泛应用于食品、药品、化工等各个领域，并在质量控制、过程监测和研究开发等方面发挥着重要作用。

现代近红外光谱分析仪工作原理现代近红外光谱分析仪工作原理2011年02月08日20世纪90年代初,外国厂商开始在我国销售近红外光谱分析仪器产品,但在很长时间内，进展不大，其原因主要是：首先，近红外光谱分析要求光谱仪器、光谱数据处理软件（主要是化学计量学软件）和应用样品模型结合为一体，缺一不可。

但被分析样品会由于样品产地的不同而不同，国内外的样品通常有差异，因此，进口仪器的应用模型一般不适合分析国内样品。

如果自己建立模型，就需要操作人员了解和熟悉化学计量学知识和软件，而外商在中国的代理机构缺乏这方面的专业人才，不能有效地根据用户的需要组织培训，因此，用户对这项技术缺乏全面了解，影响到了它的推广使用。

其次，进口仪器价格昂贵，售后技术服务费用也往往超出大多数用户的承受能力。

现代近红外光谱分析技工作原理近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的。

近红外光谱记录的是分子中单个化学键的基频振动的倍频和合频信息，它常常受含氢基团X-H（X-C、N、O）的倍频和合频的重叠主导，所以在近红外光谱范围内，测量的主要是含氢基团X-H振动的倍频和合频吸收。

由于倍频和合频跃迁几率低，而有机物质在NIR光谱区为倍频与合频吸收，所以消光系数弱，谱带重叠严重。

因此从近红外光谱中提取有用信息属于弱信息和多元信息，需要充分利用现有的光机技术、电子技术和计算机技术进行处理。

计算机技术主要包括光谱数据处理和数据关联技术。

光谱数据处理是消除仪器因素（灯及测量方式等）环境因素（如温度等）和样品物态（如颜色、形态等）等对光谱的影响。

常采用的方法有平滑、微分、基线漂移扣减、多元散射校正（MSC）和有限脉冲响应滤波（FIR）等也可以用小波变换来进行部分处理。

数据关联技术主要是化学计量学方法。

化学计量学的发展使多组分分析中多元信息处理理论和技术日益成熟，解决了近红外光谱区重叠的问题。

通过关联技术可以实现近红外光谱的快速分析。

近红外光谱仪的文献综述1、近红外光谱仪的发展概况英国科学家William 在1800 年发现热线，也就是红外线。

但是第一台实验用红外光谱分析设备的发明却是在二战前夕。

二战结束后，红外光谱仪迎来了飞速发展。

红外光谱分为三类：近红外（780〜2500nm、中红外（2500〜25000nn）和远红外（25000〜1000000nn、⑴。

20世纪40年代出现了第一台商用红外光谱仪［2］。

但是直到80 年代我国才开始近红外光谱仪的应用研究。

早期的研究中近红外谱区常常被称为“被遗忘的谱区”。

当人们采用摄谱的方法获得了有机化合物的近红外光谱，并对相关基因的光谱特征进行了解析之后，这个“被遗忘的谱区”才在分析技术中占得一席之地。

制造技术的提升和计算机技术的发展使得近红外分析技术也得到了飞跃。

20世纪50年代，Kaye率先发明了透射式近红外光仪器［3］。

早期近红外光谱仪噪声高，缺乏完善的数据处理系统。

60年代，Norris 的研究工作极大地促进了近红外光谱仪器的发展。

1971 年，Dickey-John 公司生产了第一台商用近红外光谱仪器并获得了美国专利。

1975 年Dickey-John 公司和Technicon 公司联合推出了Infra An-alyzer25 型近红外光谱分析仪。

这时的近红外光谱仪器在稳定性和温度补偿功能上有了很大的进步。

随着微处理器的应用，仪器的测量精确度更高，数据处理系统更完善。

80 年代出现了高分辨率的傅里叶变换近红外光谱仪器，新技术层出不穷。

90 年代，声光可调滤光型近红外技术的出现，大大降低了仪器的成本［4］。

此时，光纤探头在近红外技术中也得到了应用。

现代的近红外光谱分析技术越来越成熟，正朝着小型化、专业化和便捷化的方向发展。

2、近红外光谱仪的原理及特点在近红外光谱区不同物质的含氢基团（C-H、O-H、N-H 等、都有不同的吸收强度和吸收峰位置。

朗伯- 比尔吸收定律是近红外光谱分析的理论基础：样品光谱特征随其组成成分和内在结构变换而变化［5］。