近红外自建模型探析
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近红外光谱结合模式识别方法所建模型分析卷烟烟丝配方比例李华杰;王道铨;朱叶梅;林志平;张建平;杨盼盼;罗登炎;邱昌桂【期刊名称】《理化检验:化学分册》【年(卷),期】2022(58)7【摘要】为卷烟配方替代和产品质量稳定性评价奠定基础,利用近红外光谱结合模式识别方法,建立了卷烟烟丝配方比例的识别模型。
在某牌号卷烟成品烟丝中添加5种不同比例的A模块烟丝,采集其近红外光谱信息,采用求导法(一阶求导、二阶求导)和平滑法(Savitzky-Golay平滑、Norris平滑)对样品近红外光谱进行预处理,结合主成分分析-马氏距离(PCA-MD)、偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)和正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)建立上述5种成品烟丝的识别模型。
结果显示,最佳光谱预处理方式为一阶求导+Savitzky-Golay平滑,最佳模式识别方法为OPLS-DA。
当主成分数为4时,最佳识别模型的光谱变量累计解释能力为0.995,分类变量累计解释能力为0.953,特征值为0.196,累计交叉有效性为0.912,模型外部验证的整体识别率为99%。
置换验证结果表明该模型稳定可靠,未出现过拟合现象。
对5种成品烟丝进行感官评吸,该模型对不同卷烟烟丝配方比例的识别效果更好。
【总页数】8页(P760-767)【作者】李华杰;王道铨;朱叶梅;林志平;张建平;杨盼盼;罗登炎;邱昌桂【作者单位】福建中烟工业有限责任公司;云南瑞升烟草技术(集团)有限公司【正文语种】中文【中图分类】O657.33【相关文献】1.化学计量学模式识别方法结合近红外光谱用于大米产地溯源分析2.多变量分析法结合近红外光谱表征卷烟配方的过程质量3.近红外光谱结合非负回归系数回归法(配方回归)解析混合样品的组成比例4.近红外光谱的主成分分析——马氏距离分类法应用于品牌卷烟烟丝的快速鉴别5.基于烟丝近红外光谱的卷烟品牌识别方法因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
近红外光谱信号分析及评价方法研究近红外光谱(NIR)是一种非常重要的分析技术,已被广泛应用于各个领域。
NIR光谱是指在近红外区域(约700-2500nm)的光谱,它可以提供样品的化学和结构信息。
NIR光谱可以被用来定量或定性分析样品的成分、物理和化学属性。
本文将介绍近红外光谱信号分析及评价方法的研究。
一、近红外光谱信号分析方法NIR光谱信号分析是将NIR光谱信号处理为更简单、更易于识别的形式的技术。
这个过程通常包括数据采集、预处理、变量选择、建模和验证等步骤。
1. 数据采集NIR光谱仪是用于获取NIR光谱信号的仪器。
NIR光谱仪的选择应基于采样需要和目的。
数据采集的质量对NIR光谱信号分析的结果至关重要。
2. 预处理数据预处理包括信号平滑、去基线、标准化和波长选择等处理。
这些操作可以减少噪声、增加信噪比、去除传感器和光源造成的影响、降低多重共线性等。
3. 变量选择变量选择是通过筛选和删除原始变量,得到更少而有效的变量,以提高模型的预测精度。
变量选择的方法包括前向选择、后向删除、主成分分析等。
4. 建模建模是通过分析已知样本数据来建立模型,以便预测未知样本的结果。
建模的方法包括偏最小二乘法、支持向量机、偏最小二乘判别分析等。
5. 验证验证是评价建模结果的一种方法,可通过交叉验证、留一交叉验证、外部验证等来完成。
验证可以检查建模过程中存在的问题,同时也可以确定模型的准确性。
二、近红外光谱信号评价方法NIR光谱信号的评价通常包括两个方面:定量和定性分析。
1. 定量分析NIR光谱定量分析是识别和测量样品中化学成分的量。
它的优点是飞快的采集速度、不需要样品准备、不需要危险化学品、不破坏原样品,同时也具有高准确性、高精度和高可靠性。
应用定量分析可以通过测量样品中的主要成分,来判断物质的含量、品质和认证等问题。
2. 定性分析NIR光谱定性分析是确定样品中的化学和结构信息。
定性分析可以用于识别和鉴别样品,为化学品、食品、药品等制造商提供质量控制的手段。
近红外光谱总结new一、近红外光谱介绍近红外(Near Infrared,NIR)光是指波长介于可见区与中红外区之间的电磁波,其波长范围约为800~2500nm,波数范围约为12500~4000cm-1,(波数=104/波长)。
近红外光谱分析是指利用近红外谱区包含的物质信息,主要用于有机物质定性和定量分析的一种分析技术。
特定化学基团有其特定的基频频率,称为指纹吸收带。
基团伸缩振动引起的基频吸收带(指纹吸收带)一般位于中红外区,特定的基团对应特定的吸收光谱,所以运用中红外光谱可以定性和定量分析组分成分和含量。
但是中红外只能用于静态测量,样品要求极薄,不适用于在线测量。
基团伸缩振动引起的基频吸收带一般位于中红外区,而基团伸缩振动引起的泛频,又称倍频(如第一、第二甚至更高)一般位于近红外区,伸缩振动和弯曲振动的组频(又称合频)吸收带一般也位于近红外区。
近红外光谱分析的信息与信号:近红外光谱的信息源是分子内部原子间振动的倍频与合频。
该谱区信号的频率比中红外谱区高,介于中红外谱区和可见谱区之间。
但近红外法的检测低限不如中红外定量分析,约为10-3~10-4,(一般要求成分含量不能低于0.1%)不适宜做含量过低的样品、微量样品的分析。
近红外光谱(NIR)作为一种分析手段,可以测定有机物以及部分无机物。
这些物质分子中化学键结核的各种基团(如O —H 、C=O 、N-H 、C-H )的伸缩、振动、弯曲等运动都有它固定的振动频率。
当分子受到红外线照射时,被激发产生共振,同时光的能量一部分被吸收,测量其吸收光,可以得到极为复杂的图谱,这种图谱表示被测物质的特征。
不同物质在近红外区域有丰富的吸收光谱,每种成分都有特定的吸收特征,这就为近红外光谱定量分析提供了基础。
二、近红外光谱分析1、比耳定律吸收光谱定量分析是根据样品对某一谱区光吸收强度与吸光粒子(低能态的分子或原子)之间的关系,并考虑到样品中吸光粒子数与样品粒子总数的关系来定量的。
探析近红外光谱分析技术在食品检测中的应用近红外光谱分析技术(NIR)是一种非破坏性、快速、高效的分析技术,近年来在食品检测中得到了广泛应用。
本文将探析近红外光谱分析技术在食品检测中的应用,包括食品成分分析、食品质量评估、食品安全检测等。
近红外光谱分析技术在食品成分分析中具有很大的优势。
食品成分分析是食品检测中常见的任务之一,通过分析食品的成分可以了解其营养价值、品质特征以及添加剂的含量等。
传统的食品成分分析方法通常需要样品的前处理,操作繁琐且耗时,而近红外光谱分析技术可以直接对样品进行检测,无需前处理。
通过建立与已知成分的光谱库比对,可以准确地分析食品的成分,例如水分、蛋白质、脂肪、糖类等。
近红外光谱分析技术还可以实现多个成分的同时检测,极大地提高了分析效率。
近红外光谱分析技术在食品质量评估中有广泛应用。
食品的质量评估是指对食品的品质特征进行定性、定量分析,从而判断食品是否符合相关标准和法规。
近红外光谱分析技术可以通过对食品样品进行扫描,获取其吸收光谱信息,并利用数学建模和统计学方法进行分析和判别。
通过建立与食品品质特征相关的模型,可以对食品的质量指标进行预测和评估,如酒精度、酸度、氨基酸含量等。
这种非破坏性的快速检测方法可以大大节省时间和人力成本,并且能够提供高度准确的结果,有助于食品加工生产企业提高产品质量和市场竞争力。
近红外光谱分析技术在食品安全检测中也具有潜力。
食品安全问题是近年来备受关注的社会问题之一,传统的食品安全检测方法通常需要取样、提取和分析,周期较长。
而近红外光谱分析技术不仅可以实现无损检测,还可以对多种安全隐患进行检测。
通过建立与某种毒素相关的光谱库,可以对食品中的毒素进行快速定性和定量分析;通过建立与微生物污染相关的模型,可以对食品的微生物含量进行快速预测和评估。
这些分析结果可以提供给相关部门和企业,为食品安全管理提供科学依据,避免食品安全事故的发生。
近红外光谱分析技术在食品检测中具有广泛应用前景。
近红外光谱采集与建模技术规范1. 基本原理近红外光谱(Near Infra-Red Spectrum,NIR),指的是780-2526nm范围内的电磁波,它介于可见光谱区域和中红外光谱区域之间。
从光谱能量的角度讲,近红外光谱对应的主要是分子振动的倍频及合频吸收,由于倍频及合频吸收的跃迁几率很低,信号很弱,故只有非谐性很高的化学键才能在图谱上表达。
非谐性很高的化学键是含有氢原子的化学键,近红外光谱中含氢基团X - H(X = C、N、O、S)的吸收占主导地位。
近红外光谱的特点是吸收系数较低、无损、快速、无污染,因此可以直接对样品进行测定,不需样品处理或仅需简单的处理,在计算机软件的支持下,可实现对近红外光谱建立模型、快速分析样品光谱的功能。
2. 适用范围建立近红外光谱模型快速筛查方法的固体制剂主要包括口服常释剂型(口服普通片剂、肠溶片、分散片、硬胶囊、肠溶胶囊)、口服缓释剂型(缓释片、控释片、缓释胶囊、控释胶囊)和注射用无菌粉末等,品种主要为化学药、抗生素和生化药。
3. 仪器要求仪器类型应为傅立叶近红外光谱仪,目前基于Bruker Matrix-F型近红外光谱仪。
4. 样品要求采集近红外光谱图的样品应为经法定的或者经过验证的质量标准进行检验后合格的药品,并且样品要在有效期以内。
对于某品种、某厂家、某规格的样品,批次数量应不低于6批次,如有特殊情况,未能达到6批次,应作说明。
5. 人员要求光谱测定人员应掌握规范的测样方式(如下图)。
5.1 片剂的测样(接触测)用左手拇指和食指夹好药片将光纤探头轻轻顶住药片,并用中指扶持5.2 片剂的测样(隔铝塑测)将光纤探头顶住泡罩,轻轻压紧用拇指扶住光纤探头,防止滑动5.3 胶囊剂的测样(接触测)5.4 胶囊剂的测样(隔铝塑测)将光纤探头顶住泡罩,轻轻压紧然后用拇指扶住光纤探头,防止滑动5.5 颗粒剂、干混悬剂或散剂等的测样将颗粒或粉末均匀倒入附件中,将光纤探头插入、压实,分别测定光谱5.6 粉针剂的测样轻轻颠几下小瓶,让粉末在底部均匀将探头轻轻顶住瓶底,并扶好5.7 糖衣片测样首先将糖衣片打磨,露出片芯,然后用光纤探头测定片芯的光谱6. 光谱采集在光谱采集之前,应确保按照规范安装了OPUS 5.0软件、SFDA_Ident 2.6.4软件,并进行了正确的软件设置。
第36卷第4期哈尔滨商业大学学报(自然科学版)Vol.36No.4 2020年8月Journal of Harbin University of Commerce(Natural Sciences Edition)Aug.3020硫酸氢氯毗格雷片近红外模型建立与验证赵艳秋1,周子20,尹燕杰1,张昊天1(1.哈尔滨市食品药品检验检测中心,哈尔滨150025;.哈尔滨医科大学,哈尔滨150001)摘要:建立进口药晶波立维(硫酸氢氯E格雷片)的近红外一致性检验模型并验证;采集光谱,并分别采用一阶导数化+矢量归一化和二阶导数化+矢量归一化对光谱进行预处理,建立并验证硫酸氢氯咄格雷片和的近红外一致性检验模型;进口药晶波立维不同批次验证CI限度值小于7,不同仪器验证CI限度值小于7,不同人员验证CI限度值小于7,不同厂家同规格验证CI限度值远大于7;本实验建立的近红外一致性模型可有效的区分进口药晶波立维与同规格的国产药晶,可在进口药晶假劣药检查中提供快速便捷的检验方法.关键词:近红外光谱;硫酸氢氯E格雷片;一致性检验;快速检验;波利维;模型验证中图分类号:R921.3文献标识码:A文章编号:1672-0946(2020)04-0404-06Constrnction and valiOation of conformity tesi model clopiOogrel hydrngensulfatu tablete by nene infrareS reOectancc spectrascopyZHAO Yan-qiu1,ZHOU Zi-yu2,YIN Yan-jie1,ZHANG Hao-tian1(1.Harbiu Food and Drug Inspection Center,Harbiu150025,China;.Harbiu Medical University,Harbiu150001,Chinn)Abstract:To estallisP and verify the consistency inspection modeC of importeC drugp clopudo-reC hyUropen sulfate taHets.Spectrum ncquisition ant with first orUcu derivative+vectounormalization ant secont deuvation+vectou normalization.Construction ant valiUation ofconformity test monC clopinonut hyUunc selfatc tatlets by neco infrareC reCectancy spncttuscopy.Thc CI limU valuc of diUerect bdtchcs of tic samc mann^acturna wns veafieC lessthan7;th CI limit valuc veaUeC wii C lic出^的!:persont wnt lest than7;tFie CI limit vaituc veafieC with thc diUerect instuimectt wnt less thnn7;thc CI limit vvluc of thc samcspeciUcdtion from diUerect mannfacturera wos veaUeC more thnn7.Thc moneit estanlisPeCin thit expeamect hnyv passeC thc vriaedhon with thc impoaeC C uius cloninonreC hyUronecsulfaU u CIS s,to proviUc thc fast ant conveciect test methoO in thc inspection of bonut ossuUstannarU C uius.Key worbt:NIRS;cloninonreC hyUronec selfatc units;0—00X10test;fast chr t;clopUdonreC;modeC tri收稿日期:2020-01-06.第4期赵艳秋,等:硫酸氢氯卩比格雷片近红外模型建立与验证•405•近红外光谱是在可见光(Vis)和中红外光(MIR)之间,光谱区间为78。
第34卷,第6期 光谱学与光谱分析Vol.34,No.6,pp1506-15112014年6月 SpectroscopyandSpectralAnalysisJune,2014近红外定性分析模型的稳健性与适应性分析曹 吾1,2,李卫军1*,王 平2,张丽萍11.中国科学院半导体研究所,高速电路与神经网络实验室,北京 1000832.中国石油大学(华东),信息与控制工程学院,山东青岛 266580摘 要 研究了近红外定性分析中模型的稳健性与适应性问题。
讨论了单独建模延长建模周期对模型性能的影响,结果显示这种方法可以显著提高模型的稳健性,同时对模型的台间适应性也有所提升,但提升作用有限;研究了不同仪器联合建模的方法对模型性能的影响,该方法不仅可以显著提高模型的适应性,而且可以有效提高模型的稳健性。
对比单独建模,可以缩短建模时间,减少模型建立的工作量;延长模型的适用期限,提高建模效率。
结果表明,对模型适应性的测试,单独建模其正确识别率较低,不能满足应用的要求,而多台仪器联合建模可以达到90%以上,提升效果明显;对模型稳健性的测试,联合建模也能得到相比单独建模更好的模型识别效果,具有很好的应用价值。
关键词 近红外光谱;定性分析;模型期限;模型传递;建模周期;联合建模中图分类号:G202,S123,S513 文献标识码:A DOI :10.3964/j.issn.1000-0593(2014)06-1506-06 收稿日期:2013-08-14,修订日期:2013-12-11 基金项目:国家自然科学基金项目(90920013)资助 作者简介:曹 吾,1989年生,中国石油大学(华东)信息与控制工程学院硕士研究生 e-mail:caowu@semi.ac.cn*通讯联系人 e-mail:wjli@semi.ac.cn引 言近红外光谱是基于物质对近红外谱区电磁波吸收的一种光谱技术,近红外光谱分析技术具有简便、快捷、低成本、无污染以及不破坏样品等优点[1-3],因此被广泛应用于多个行业。