胡军--近红外光检测应用概述

红外－拉曼
2 红外光区的划分（2）
近红外：0.76―2.5μm，13158―4000cm-1 主要为OH，NH（亚氨基 ），CH （碳-氢极性共价键）的倍频吸收. 中红外：2.5―25μm，4000―400cm-1 主要为分子振动，伴随振动吸收 远红外：25―1000μm，400―10cm-1 主要为分子的转动吸收 其中，中红外区是研究的最多、最深的区 域，一般所说的红外光谱就是指中红外区的红 外吸收光谱。
15
刘燕德等人 (2004) 基于近红外光谱技术建立 了水果糖份含量的测量系统，主要包括 FT-IR 光谱仪、光纤漫反射附件和计算机及数据采集卡。 其具体的检测方法为：苹果的近红外光漫反射光 谱测量通过一个专门的试验系统来测定，这个系 统包括一个宽波段的光源(50W石英卤素灯)， 一个固定光纤和水果样品架。
2018/10/15 8
9
1、 近红外光谱检测技术在农业中的应用
1.1 在果蔬品质检测中的应用
在果蔬品质检测中主要检测对象包括黄瓜、大白菜、西红 柿、鲜辣椒等，具体的检测指标主要有糖分、维生素C、 粗蛋白中性纤维、糖度、酸度和内部褐变等。在食品安 全方面主要是针对一些有害物质的残留的鉴别等。
10
红外光谱属于分子振动光谱。 当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分 子吸收了某些频率的辐射，并使得这些吸收区域 的透射光强度减弱。 记录红外光的百分透射比与波长关系的曲线， 即为红外光谱，所以又称之为红外吸收光谱。
2018/10/15
4
红外－拉曼
1 概述（2）
红外光谱英文为 Infrared Spectrometry (IR) 样品吸收红外辐射的主要原因是： 分子中的化学键 因此, IR可用于鉴别化合物中的化学键 类型，可对分子结构进行推测。既适用于结 晶质物质，也适用于非晶质物质。
2018/10/15 5
2 红外光区的划分（1）
红外光区介于可见光与微波之间， 波长范围约为0.76-1000μm，为了便 于描述，引入一个新的概念——波数 (wave number)。 波数： ，波长的倒数，每厘米的波 长个数， 单位 cm－1
＝1/（cm） ＝ 104/ （m）
2018/10/15 6
透射光谱糖度检测
14
Schmilovitch Ze’ev 等(2000)利用近红外光反射 技术和多元统计分析(MLR)， 主成分分析(PCA)和偏 最小二乘法(PLS)，检测芒果的可溶性固形物含量、酸 度和果肉硬度，MLR 分析的相关系数分别为 0.92， 0.61，0.82。
水果内部品质近红外光检测系统
近红外光谱检测技术及应用
胡军
0.55 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05
1258622092@qq.com
1
1.5
2
2.5 -4 x 10
2018/10/15
1
近红外光谱检测技术的实际应用
近红外光谱检测技术在农业中的应用
近红外光谱检测技术在食品工业中的应用
表 4-4 近红外光光谱检测水果的研究工作
11
水果糖度和有效酸度近红外光在线检测示意图
12
Dull 等 (1989)利用近红外光 880nm和 913nm两个波长的单色光检测甜瓜和哈蜜瓜的可 活性固形物含量
漫反射水果检测原理简图
13
Kawano 等(1992)利用近红外光光进行温州 蜜柑的透射光谱糖度检测，光谱范围为 6801235nm，并采用多元线性回归(MLR)和二次 微分光谱建模，得出 r＝0.98ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的结论。
18
DeTar 等(2007)利用高光谱估算棉花的植被 指数； Dirk等2005年利用光谱成像估算小麦叶绿素含 量； Sui等(2004)利用光谱成像估算棉花的氮素含 量； Borhan 等（2005）利用光谱成像估算土豆叶 片的叶绿素和氮素含量。
19
李民赞等(2005)在 对温室栽培黄瓜分析 的基础上，提出了利 用规一化颜色指数 （NDCI）诊断温室 作物长势的模型，并 在NDCI基础上，开 发了基于光导纤维的 温室作物长势监测仪。
温室作物长势监测仪示意图
20
1.3 在畜禽产品检测中的应用
近红外光谱由于其自身快速、方便、精确、以及 无污染危害等优点，现如今已被广泛应用到畜禽 产品中来。像肉类、禽蛋、水产品。
21
Brennan 等(2003)建立了一个近红外光谱系 统用来在线检测牛奶处理过程中的脂肪含量。该 系统是利用 LIGA 技术由光学元件构建的微系统， 他们将其用于牛奶处理过程中，在 800~1100nm波长范围内，对牛奶中脂肪含 量的变化的检测，系统响应敏感。但是这只是对 这一设备的初步应用，进一步工作应着眼于在过 程控制环节中如何 引入成本低的光学系统以及对检测进程和装置设 计的改善， 以期提高系统的稳定性。
近红外光谱检测技术在其他行业中的应用
2
傅立叶变换红外吸收光谱仪（FI-IR）
光源
可移动镜M1
迈克尔逊干涉仪
固 定 镜 M
2
吸收池
分光板
干涉图 检测器
凹 面 反 射 镜
时域函数 样品出口
样品入口 检测器
傅里叶变换
频域函数
红外吸收光谱 图
数据处理 仪器控制
3
凹面反射镜
迈克逊干涉仪结构原理图
1 概述（1）
2018/10/15 7
红外－拉曼
3 红外吸收产生的原理（1）
红外光的能量： 与一般的电磁波一样，红外光亦具有波粒二像性： 既是一种振动波，又是一种高速运动的粒子流。 其波长表示为波数的形式 ＝1/（cm） ＝ 104/ （m） 所具有的能量为： E＝hc/ ＝ hc 红外光所具有的能量正好相当于分子（化学键） 的不同能量状态之间的能量差异。因此才会发生对红 外光的吸收效应。
22
16
水果可见-近红外光检测系统
17
1.2 在植物信息检测中的应用
植被的反射光谱特征主要由叶片中的叶肉细胞、
叶绿素、水分含量和其他生物化学成份对光线的
吸收和反射形成的，在不同波段，植被的反射光
谱曲线具有不同的形态特征，它是物体表面粒子
结构、粒子尺度、粒子的光学性质、入射光波长 等参数的函数。国内外相关学者做了大量的研究。