便携式近红外光谱分析仪
财政厅-关于公布2019年度山东省省级政府集中采购目录及限额标准的通知-进口产品目录(鲁财采〔2018〕67号)
消防员单兵定位装置
有毒气体探测仪
军事毒剂侦检仪
可燃气体检测仪
水质分析仪
电子气象仪
无线复合气体探测仪
生命探测仪
消防用红外热像仪
漏电探测仪
核放射探测仪
电子酸碱测试仪
移动式生物快速侦检仪
便携危险化学品检测片
气动起重气垫
水面漂浮救生绳
电动剪扩钳
液压动力源
液压破拆工具组
液压万向剪切钳
双轮异向切割锯
中频调制器
上变频器
速调管功放
行波管功放
固态功放
信标接收机
SDI/ASI分配器
ASI信号自动切换器
测试转发器
码流适配器
波导倒换开关
视频质量监测仪
内容监测仪
波形监测仪
音频分析仪
视音频综合测试仪
编码器
复用器
天线跟踪控制器
恒压充气机
软波导
视频光端机
L波段光端机
SDI/ASI光端机
码流分析仪
频谱分析仪
视频信号发生器
颗粒物（PM2.5）分析仪
颗粒物（PM1）分析仪
总悬浮颗粒物分析仪
二氧化硫分析仪
氮氧化物分析仪
臭氧分析仪
一氧化碳分析仪
挥发性有机气体分析仪
硫化氢分析仪
黑炭仪
能见度仪
酸沉降监测设备
在线离子色谱
氨气监测仪
颗粒物粒谱分析仪
一氧化二氮分析仪
在线重金属监测仪
颗粒物滤膜自动称重系统
动态气体校准仪
零气发生器
微波消解仪
机动链锯
无齿锯
气动切割刀
重型支撑套具
冲击钻
凿岩机
玻璃破碎器
AntarisII傅立叶变换近红外分析仪-ThermoFisherScientific
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。
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常见矿物近红外光谱特征
样，由于高温含水量少，在1390-1396nm处吸收峰不明显。
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• 2）Fe-OH矿物，硫酸盐矿物
• Fe-OH矿物 2210-2300nm为特征吸收
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8、蚀变矿物 填图矿床种类 可对高硫化物浅成热液矿床、低硫化 物浅成热液矿
床、斑岩型铜矿床、中温热液矿床、沉积岩型金－铜矿床、 铀矿床、火山岩型块状硫化物（VHMS）矿床及金伯利岩矿 床进行系统的蚀变矿物填图，帮助研究者快速评价矿床， 提高勘探效率。
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9、典型蚀变矿物光谱图
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7、地质中的应用 矿物识别，为勘查、地质和土壤/基岩测量进
行矿物填图，钻孔和隧道（平硐）编录，蚀变系 统填图和目标区选择，成矿作用的指示，成矿潜 力评价，矿物地球化学和结晶学，采矿中的品位 控制，下脚料中粘土含量监测，辅助遥感图片的 判别等。
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具体意义如下： 1）提供矿化环境的特征，如交代类型和交代带等。 2）鉴别原岩类型：鉴别高岭石，表明其原岩是长英质岩 石，发现蒙脱石表明原岩是镁铁质岩石 3） 指示矿化关系，富镁的绿泥石接近矿化中心，富钾的 白云母更和矿化有关 4）指示风化范围和过程，如三水铝石表示晚期的铝土质 环境 5）指示矿化作用的化学过程，（如K/Na交代）及温度 （叶腊石，黄玉，地开石等矿物是高温矿物）
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三、矿物的近红外光谱特征
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1、常见蚀变矿物及化学式
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2、常见矿物倍频及合成频率位置
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1） AL-OH矿物：2170-2210nm为特征吸收 大多数矿物都有铝离子，特别是硅酸盐矿物，含有AL-OH的代表矿物有叶蜡 石、黄玉、白云母、绢云母、伊利石、锂云母、高岭石、地开石、蒙脱石、 钠长石，硬水铝石、刚玉等，其波长在1390-1440nm处有OH＋H2O二者合成 峰，其中H2O为结构水；在1940-1950nm处有H2O吸收峰，其中H2O为吸附水。 2170－2210nm为AL-OH的吸收峰，通常由于地质作用矿物中的阳离子Al被取 代，产生贫Al现象，使AL-OH吸收峰位发生位移，一般地贫Al时峰位向高波 长位移，此位移量是红外光谱建模的一个参数。通常白云母、绢云母、伊 利石、锂云母和蒙脱石的特征峰在2200nm附近；2160-2165nm内的特征峰为 高岭石，随着结晶度的增加，肩峰向长波方向移动，原地型高岭石结晶度 好，峰形尖锐；搬运型高岭石结晶度低，峰形缓，需要指出的是，高岭石 在1410nm处有双峰，一般对称，在2160-2165nm也有双峰，但不对称，这个 特征比较容易识别高龄石。需要指出的是，迪开石也有高龄石特性，只是 在2160-2165nm一般双峰对称；叶蜡石是高温形成的，在1394nm附近有尖的
地物光谱仪在野外光谱测量中的使用解析
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
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 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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
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。
红外光谱分析仪基础知识
用于研究生物分子结构和功能，辅助药物研发和 疾病诊断。
3
农业领域
检测农产品中的营养成分和农药残留，保障食品 安全。
行业标准与规范建立
制定统一的仪器性能评价标准
01
规范不同厂商生产的红外光谱分析仪的性能指标。
建立数据共享与互操作标准
02
促进不同仪器之间的数据交换与共享，提高分析结果的可靠性。
样品不纯
采用纯度较高的样品进行 测试，或采用内标法进行 校正。
光谱干扰
检查光谱图是否存在其他 物质的干扰，如水蒸气、 二氧化碳等。
仪器误差
定期对仪器进行校准，确 保仪器性能稳定。
样品制备技巧与注意事项
样品量控制
根据测试需求选择合适的样品量，避免过多或过少。
样品处理
对于不透明的样品，需要进行适当处理以获得准确的 光谱图。
制定安全操作与维护规范
03
确保仪器使用过程中的安全，延长仪器使用寿命。
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应用领域与优势
应用领域
化学、医药、食品、环保、农业、能源等领域。
优势
能够快速准确地分析物质成分和结构，提供丰富的分子结构和化学信息，有助 于科研和生产过程中的质量控制、产品开发以及环境监测等。
02 红外光谱分析仪的基本组 成
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
光源系统
总结词
光源系统是红外光谱分析仪的核心部分，负责产生入射到样品的光线。
工作原理
当红外光与物质相互作用时，物质分 子吸收特定波长的红外光，产生分子 振动和转动能级跃迁，通过测量吸收 光谱，可以分析物质成分和结构。
分类与特点
分类
根据应用领域和测量精度，红外 光谱分析仪可分为傅里叶变换红 外光谱仪、色散型红外光谱仪、 光声光谱仪等。
便携式傅立叶红外光谱仪简介
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］。
近红外光谱分析仪
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）。
手持式光谱分析仪使用教程
反射测量法
• 反射测量法是将光源照射到样品上，测量样品反射光的光谱特性 • 操作步骤如下：
• 打开设备，选择合适的测量模式 • 将样品置于光源和探测器之间，确保样品表面朝向探测器 • 按下测量按钮，开始测量 • 等待测量结果，并进行分析
透射测量法
• 透射测量法是将光源照射到样品上，测量样品透射光的光谱特性 • 操作步骤如下：
• 工业生产过程控制：随着工业生产自动化和智能化的推进，对 工业检测设备的需求不断增加
行业竞争与合作
手持式光谱分析仪行业竞争激烈，各企 业不断创新和优化产品，提高市场竞争 力
同时，行业内企业之间也积极开展合 作，共同开发新技术、新产品，推动行 业发展
THANK YOU FOR WATCHING
谢谢观看
07
手持式光谱分析仪的发展趋势与前景
技术创新与发展方向
• 手持式光谱分析仪的发展趋势包括： • 提高测量精度和灵敏度：采用更先进的探测器和技术，提高测 量精度和灵敏度 • 扩展测量范围和波长：开发新型光源和分光系统，实现更广泛 的测量范围和波长 • 智能化和自动化：采用人工智能和机器学习技术，实现设备的 智能化和自动化
SMART CREATE
手持式光谱分析仪使用教程
CREATE TOGETHER
01
手持式光谱分析仪简介及工作原理
手持式光谱分析仪的定义与分类
按照测量原理和性能特点，手持式光谱分析仪可分为以下几类：
• 分光光度计：主要用于测量样品的吸光度和浓度 • 光谱仪：主要用于测量样品的光谱特性，如波长、强度等 • 原子吸收光谱仪：主要用于测量样品中的原子吸收光谱
• 放大电路：将探测器的电信号进行放大处理 • 数据采集：将放大后的电信号转换为数字信号，进行采集 • 软件处理：对采集到的数据进行处理和分析，如基线校正、光
micronir onsite便携式近红外光谱仪设置参数 -回复
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。
ASD光谱仪测量地物反射率1
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。
常见矿物近红外光谱特征(扬州)
8、蚀变矿物 填图矿床种类 可对高硫化物浅成热液矿床、低硫化 物浅成热液矿 床、斑岩型铜矿床、中温热液矿床、沉积岩型金－铜矿床、 铀矿床、火山岩型块状硫化物（VHMS）矿床及金伯利岩矿 床进行系统的蚀变矿物填图，帮助研究者快速评价矿床， 提高勘探效率。
9、典型蚀变矿物光谱图
便携式近红外矿物 分析仪的仪器结构及应用
• 3） Mg-OH矿物： 2300-2400nm为特征吸收峰 ） 矿物： 矿物 为特征吸收峰
• 含有Mg-OH的代表矿物有绿泥石、滑石、绿帘石、角闪石、 含有Mg-OH的代表矿物有绿泥石、滑石、绿帘石、角闪石、 Mg 的代表矿物有绿泥石 阳起石、金云母、蛇纹石、透闪石和黑云母等。 阳起石、金云母、蛇纹石、透闪石和黑云母等。 • Mg-OH矿物在1390－1420nm内都有OH＋H2O二者合成峰，滑 Mg-OH矿物在1390－1420nm内都有OH＋ 二者合成峰， 矿物在1390 内都有OH 石和阳起石为尖峰，吸光度强，闪石吸光度小， 石和阳起石为尖峰，吸光度强，闪石吸光度小，且反射率 Mg-OH特征光谱在2300-2400nm， 特征光谱在2300 低；Mg-OH特征光谱在2300-2400nm，典型的滑石特征光谱 2310nm处有很强的吸收峰,2280nm处有一个小的吸收峰 处有很强的吸收峰,2280nm处有一个小的吸收峰， 在2310nm处有很强的吸收峰,2280nm处有一个小的吸收峰， 通常以此峰作为衡量仪器分辨率标志， 2390nm和 通常以此峰作为衡量仪器分辨率标志，在2390nm和2464nm 处有很明显的吸收峰， 处有很明显的吸收峰，这两个吸收峰的质量作为评判仪器 信噪比标志；绿泥石（与黑云母易混淆） 2250信噪比标志；绿泥石（与黑云母易混淆）在2250-2260nm 处与2340 2350nm处有双峰 1910nm，2000nm处为水的双 2340－ 处有双峰， 处与2340－2350nm处有双峰，1910nm，2000nm处为水的双 1410nm为OH＋ 吸收峰，Fe取代Mg，2340nm强 取代Mg 峰，1410nm为OH＋H2O吸收峰，Fe取代Mg，2340nm强， 2250nm弱且向短波方向移动；金云母（与Mg绿泥石接近） 2250nm弱且向短波方向移动；金云母（ Mg绿泥石接近） 弱且向短波方向移动 绿泥石接近 2380-2390nm为单峰 2000nm无水吸收峰 为单峰， 无水吸收峰； 在2380-2390nm为单峰，2000nm无水吸收峰；蛇纹石在 2320nm吸收峰最强 2380-2390nm有吸收峰 吸收峰最强， 有吸收峰。 2320nm吸收峰最强，2380-2390nm有吸收峰。
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。
便携式近红外光谱仪测定苹果酸度和抗坏血酸的研究
将 ９ ８样本 利用 Ｓ Ｘ 方法分成校 正集 和预测集 。校 正 Ｐ Ｙ 集样本 ８ 个 ， ８ 预测集样本 １ ０个 。有效酸 度和抗 坏血酸 的参
照 值 如 表 １和表 ２ 示 。 所
＂ａ ｌ Ｔ ｅｓａ ｉ ｃ ａａｏ ｐ ｌ ｃｄｔ／ Ｈ Ｆ ｂｅ１ ｈ ｔｔ ｔ ｓｄ ｔ ｆａ ｐｅａ ｉｉ ｐ ｓ ｉ ｙ
中图分类号 ： ５． ０６ ７ ３
引 言
近红外 光谱 （ Ｉ 技术 作 为一 种快 速 、高 效 的分析 工 Ｎ Ｒ）
具， 在苹果 品质的测量中已被广泛的应用 。国 内外对苹 果品
质 的 研 究 主 要集 中 在 硬 度 和 可 溶 性 固溶 物 两 个 指 标 ＿４，而 １ ‘ ＿ 苹 果 的 酸 度 和抗 坏 血 酸 含 量 对 苹 果 口感 和 营养 价 值 也 有 较 大 影 响 。 苹 果 酸 度 和抗 坏 血 酸 的传 统 测 量 方 法 均 存 在 破 坏 样 对 品 、 作 复 杂 、耗 时 较 长 等 检 测 缺 点 。因 此 ， 用 近 红 外 光 操 应
便 携 式 近 红 外 光 谱 仪 测 定 苹 果 酸 度 和 抗 坏 血 酸 的 研 究
杨 帆 ，李雅 婷 ，顾 轩 ，马 姜 ，樊 星 ，王 晓 萱 ，张 卓 勇
首都 师 范 大 学化 学 系 ， 京 北 １ ０ ４ ００８
摘
要
应用便携式近红外光谱分析仪对 ６种苹果进行无损检测 ， 运用 Ｋｅｎ ｌｓｍａ ｒｅ Ｉｏ ｐ结合广义 回归神经网
Ｒ ＭＰＣｉ ｔ 在 室 温 下 以 空 气 作 空 白 ， 积 分 球 漫 反 射 法 Ｚ ｌｎ ， ｅ 用
（Ｌ ） Ｌ Ｅ 等线性 和非线性降维 、回归方 法已被引入到近红外光 谱分析 中［ 。杨辉华 等的研 究 表明 Ｉ ｍａ 够有效 反 映 ５ ］ ｓ ｐ能 ｏ ＮＩ Ｒ光谱 中存在 的非线性 结构 ， Ｉｏ ｐ没有 良好 的推广 但 ｓｍａ 性 。Ｃ ｏ 等Ｌ 的研究表 明 Ｋｅｎ ｌｓｍａ 法能够应用 核方 ｈｉ ７ ］ ｒｅ Ｉ ｐ算 ｏ 法将测试数据点 映射 到特 征 空间 ，使算 法具 有 良好 的推广
NIRx近红外线成像仪介绍_2012.3.23介绍
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光源
探测器
图 2 一个通道
图 3 地形图光源与探测器排挤，及计数方式（红色：光源；绿色：探测器）
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图 4 地形图成像图例
2. 断层图成像
断层图成像方式时，光源的光不仅能被相邻的探测器探测，还能被较远的探测器探测， 因此一个光源可与多个探测器组成多个通道，见图 5。光源与探测器之间的距离最小为 1cm， 则起通道数计数方式见图 6。通过该方式得出的图像将图 7.
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一、 fNIR 概述
近红外线光谱（functional near-infrared imaging，fNIR）是一种使用光谱法测量大脑神经 活动水平的神经成像方法。该方法基于神经血管耦合，即代谢活性和血管中氧水平（氧合血 红蛋白）的关系。fNIR 以氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白和总血红蛋白等为指标，考察与神经 元活动、细胞能量代谢以及血液动力学相关的大脑功能。这一技术具有无创性、可实时在体 监测、能在动态运动条件下应用等优点。
1. fNIR 的物理原理
大脑的活动与脑组织光学特性的变化相联系，光学参数与细胞活动、能量代谢和血液动 力学之间有着密切的关系。采用近红外脑成像设备，将光源置于头部相应部位，在距光源 2～ 7 cm 处放置近红外光探测器。光源发射的光进入组织或细胞后，除被脑组织吸收外，还会 受到多次散射。吸收主要源于脑组织内的生色团，导致能量在脑组织中的丧失，散射则主要 与细胞核有关，发生在介质的边界。在历经一系列吸收、散射事件后，仍会有一部分光子到 达皮层表面，探测器可以接收到这些光信号（见图 1）。
1 Jobsis FF. Non-invasive near infrared spectroscopy of cerebral and myocardial oxygen sufficiency and circulatory parameters. , 1977, 198: 1264~1267 2 Wray S, Cope M, Delpy DT, Wyatt JS, Reynolds EOR. Characterization of the near infrared absorption spectra of cytochrome α α 3 and haemoblobin for the non-invasive monitoring of cerebral oxygenation. , 1988, 933: 184~192
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。
近红外分析仪的概述
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］。
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凹 面 镜
光 源
透 镜
切 光 器
光 栅 及 反 射 镜
积 分 球
光
路
框
图
传 感 器
前 放
可 编 程 放 大
锁 相 放 大 器
A/D 模 块
电 机 驱 动 模 块
单
片
机
通讯模块
电路框图
采用的具体技术 1、以AD630为核心设计锁相 放大器
通过切光和窄带放大的技术实现了信号的 检测，但由于是 相对测量，对信噪比要求 极高，需要进一步提高，故只能采用锁相 放大。将通过切光器产生所需的参考信号， 利用比较器和延时器或触发器进行整形并 移相。
1、无移动部件型(CCD) 2、步进电机驱动型(制冷PbS、
InGeAs 、Ge、InAs、InSb等为传感
器)
单光路的非扫描型仪器图
单光路光栅扫描型便携式近红外光谱仪
A/D 放 大 系 统
取样 系 统 切 光 器 光 光 源 学 系 统
模 块
扫 描 驱 动 系 统
单 片 机
主
机
系统 总 体 框 图
光栅扫描型光谱仪分为： 单光路和多光路
1、多光路的仪器信号强，易于提
高信噪比，重复性易于得到保证， 但光学元件过多，光程长，体积难 以做小； 2、单光路仪器可以做小，且通过电 路的加强和光路的改进，可以使信 噪比达到要求，由于测量时间短， 重复性能得到保证；
解决方案
1、利用直流电机对光源的光进行切光， 使其变为 频域的光，从而避开自然光的 干扰。并可避免信号处理上的一大难 题——对微弱直流信号放大; 2、由于体积限制不能使用长焦距光学 元件，限制了光能的利用率。通过实验 把原来的一个透镜改为两个面积较大的 透镜，从而使光的利用率提高了2倍;
AOFT声光调制 近红外型
流行软件算法
1、多元线性回归（MLR）
2、逐步回归（SMR）
3、主成分分析（PCA）
4、主成分回归（PCR）
5、偏最小二乘法（PLS）
6、人工神经网络（ANN）
7、拓扑（Toplogical）
我们开发的仪器
便携式近红外光谱分析仪
测量类型：漫反射技术
仪器类型： 单光路光栅扫描型
同一官能团在不同物质里吸收位置不同（地开石，明矾石，叶 蜡石， 高岭石）
红外分析方式
近红外可分析的样品状态
块状、气体、粉末、液体， 且无需预处理，不损坏样品
应用范围
石油成分鉴定 纺织工业中区 分纤维类型 食品工业中糖份 脂肪成分检测
用于粮食、饲料、肉类、奶制品、水果、蔬菜的 成分测定和纺织工业及制药业中，且不破坏样品
红外分析特点：
1.适合分析含C-H，O-H，N-H等基团化合物; 2.不同的基团和同一基团在不同化学环境中的 吸收波长有明显差别； 3.可使用较长的光程（约780nm-2526nm）； 4.吸收系数小 ,样品不经稀释就可直接测量；
5. 痕量污染对测量的干扰不大；
6.近红外各谱带宽和交叠多; 7.无近红外光谱吸收的物质也能够通过它对共 存的本体物质影响引起的光谱变化，间接地 反映它存在的信息； 8可测量形式如漫反射、透射和反射各种各样 的物态样品的光谱 。
近红外分析技术三要素
1.光谱仪; 2.定量定性软件;
3.应用模型三部分;
红外光谱仪类型
滤光片型，精度低，成本低
傅立叶变换型
DA7000型和美国NEOTEC生产的6250 型。瑞典FOSS TECATOR公司的 Infratec 5000型、6500型等 ，精度高、 成本贵，体积大
光栅扫描型
体积小，价格适中，精度能 满足要求
•5、在可承受的噪声条件下，尽量提高放
大倍数，从而可减小光源的功率，降低整
机功率；
•6、为了增强抗干扰能力，加了对电机的
检测 部件，在通讯模块中，也充分利用
MAX221的特点加了冗余措施；
•7、考虑到是野外仪器，故功耗和电源管
理是一大难点，后面将会讲到为了节省电
源而作的设计。
单光路光栅扫描型的分类：
1、避开杂散光的干扰； 2、系统的信噪比要高； 3、必须使用短焦距的光学器件以 减小体积； 4、系统必须有较强的抗干扰能力； 5、由于是野外仪器，故功耗要低。
采用光栅扫描型的原因
1、傅立叶干涉型的光谱仪精 度高，重复性好，但其造价高， 且其核心器件傅立叶干涉仪大 且重，无法做成便携式；
2、滤光片型不能进行全谱测 量，精度不够
•3、通过对比试验测的光纤取样法由于缺 少耦合探头使得反射光损失太大，从而采 用积分球作为探头，并确定了用法，使得 光信号得到了最大利用，提高了信噪比， 同时可降低光源的功率。
4、通过改变传感器偏压和偏置电阻降低
了前端的电路噪声，通过调节切光频率， 改善了传感器信能且避开了工频干扰。并 通过合理的设计前放和窄带率波电路进一 步提高了信噪比，使得信噪比勉强满足要 求。
野外现场矿物近红外光谱 分析仪的基本原理 吉林大学
2002/10
目 录
1、基本知识介绍 2、红外原理
3、近红外技术的应用 4、红外仪器的分类 5、我们的仪器设计方案
1 基本知识 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 102
宇 宙 线 X 射 线
104 微 波
106 108 短 波
光 波
漫反射理
漫反射原理图
便携式光谱分析仪器的特点
1.体积小； 2.重量轻； 3.功耗小； 4.抗干扰性好。
存在的问题
自然界中的一切物体，只要温度高于绝对温度(-273℃)就存在分 子和原子无规则的运动，其表面就不断地辐射红外线。所以近 红外光谱仪器面临很大的环境噪声的干扰。鉴于它有以上的特 点，所以在开发中有以下问题要重点解决。
软 射 线
10-3
真 空 紫 外 线
紫 外 线
可 见 光
近 红 外 线
中 红 外 线
X
10-1
1
10
102
红外分析原理
有机物以及部分无机物分子中化学键结合的各种基团（C=C， N=C，O=C，O=H，N=H）的运动（伸缩、振动、弯曲等） 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 得到极为复杂的图谱，这种图谱表示被测物质的特征[4]。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。
利用积分球使光变得均匀，提高利用率
省电措施
1、通过光路的该进和放大倍数的提高， 降低了光源的功率； 2、对光源进行实时控制，不用的时候 马上关闭电源； 3、通讯模块中，特地选用了MAX公司 的片子MAX221,此芯片内带电源管理功 能，不通讯时就可立刻停止供电； 4、在电机监测部件中，利用单片机的 I/O口进行检测，只有当电机转动时才启 动检测部分，否则关闭电机监测部件。