近红外光谱建模标准

本文采用中波近红外光谱结合BP-ANN 建模的方法,建立了蔗汁锤度和旋光度的定量分析模型。对未知样品的预测结果显示, 该方法可满足糖业生产管理的分析要求。与全波段近红外仪器相比, 中波近红外光谱仪具有较佳的性价比, 可以快速分析蔗汁的多个指标, 操作简便, 分析结果准确, 可用于甘蔗收购的按质论价、糖厂生产过程的分析与控制。

利 用多元散射校正法（ＭＳＣ）对脐橙近红外光谱进行了预处理，然后分别采用偏最小二乘法、区间偏最小二乘法和联合区间偏最小二乘法（ｓｉＰＬＳ）建立了可溶 性固形物（ＴＳＳ）预测模型。结果表明，通过联合区间偏最小二乘法优选了班菲尔脐橙ＴＳＳ的特征光谱区间（１２６７～１３５５ｎｍ、 １３５６～１４４３ｎｍ、１７０８～１７９５ｎｍ、２２３６～２３２３ｎｍ）进行建模，不仅能有效地剔除噪声过大谱区和冗余信息，减少建模所用的变量数，缩短运算时间，而且提高了脐橙ＴＳＳ近红外光谱检测模型的预测能力和精度。

本实验探讨利用近红外光谱分析技术(NIRS)测定鱼丸弹性的可能性，并建立数学模型。以质构仪采用一次压缩法测定鱼丸的弹性，取最大力作为建模数据。以定标集和验证集的相关系数及其预测标准误差作为模型好坏的判定依据。结果表明，采用偏最小二乘法(PLs)建立的数学模型，具有较高的相关系数和较低的预测误差。其中定标集的相关系数(Rc)为0．9709，定标集预测标准误差(SEc)为O．0203；验证集的相关系数(Rv)为O．9697，验证集预测标准误差(SEP)为O．0206。该研究说明利用近红外技术对鱼丸弹性进行预测是可行的。

综上所述，利用近红外光谱法(NIR)测定样品光谱信息，通过二次求导(S-GD2)预处理光谱信息后建立的偏最小二乘(PLS)模型，近红外光谱仪校正样本和预测样本的相关系数分别为0.9944 和0.9354，标准差分别为0.6457 和1.6085，近红外光谱可快速准确检测锦氨混纺纤维组分的含量。

利用FT-NIR 光谱仪，搭载简单的样品测量附件，采用漫反射测量模式，在10000-4000cm-1范围内快速获得准确度与标准方法一致的数值。因而可以利用近红外光谱来对每一批次的面粉质量进行快速评价。

要谈到近红外在石油领域中的应用，我在这里无疑是班门弄斧了，因为中科院的陆婉珍教授是这一领域的权威。因此在这里只想就上海棱光公司新出的近红外仪器在石油方面的简单应用结合此仪器的特点整理一点内容奉献给大家。由于近红外的特点所限，如今用于透射方面的近红外仪器谱区大都限于近红外短波区（700nm~1100nm左右），主要的类型可大致分为滤光片型、CCD型、光栅型、傅立叶型也有最近两年出现的声光滤波器型，它们各有优缺点。上海棱光公司推出的光栅型近红外分析仪的主要是运用光栅分光连续扫描原理，光谱范围（900nm~1700nm）恰好是如今的近红外油料应用领域近红外仪器得很好的补充。富含了1000nm、1200nm、1400nm左右石油中有用的信息，同时样品池的可以直接应用光程1cm比色皿，因此样品需求量少。在用数据说明该种仪器效果前我先简单的介绍一下近红外建模分析的过程。建立模型的前提是首先要建立一个在成份和性质变化范围上有代表性的标样集（化学值或类似数据），然后用化学计量学光谱分析软件建立模型。有了模型以后，分析未知样品性质只要先测量被测样品的近红外光谱，然后通过化学计量学软件和所建模型计算便可得到待测样品的组成和性质数据。当然同一批表样建立的模型数越多，一次光谱测量得到分析数据就越多，整个测量过程仅需要1分钟，体现了近红外技术高效和快速的特点。下面就是这台仪器的实验分析数据：（对30个汽油标样的辛烷值、抗暴指数等的建模指标列表。）

近红外光谱分析总的流程大体包括三个层次&分析样品的分析层次'建立数学模型的建模层次与优化并确定模型参数的优化层次因此分析技术有别于大多数传统分析方法!是一种间接分析技术!要通过校正模型的建立来实现对未知样本的定性或定量分析建立校正模型时选用的化学计量学方法'采用的建模方法参数以及光谱前处理方法'谱区范围选择等数据处理参数等都会对近红外检测结果产生影响因此光谱化学计量学方法和软件是现代近红外光谱分析技术的一个重要组成部分!将稳定'可靠的近红外光谱分析仪器与功能全面的化学计量学软件相结合也是现代近红外光谱技术的一个明显标志本文报道了自主改进的局部偏最小二乘回归这一化学计量学方法的基本原理!并以云南优质烤烟为例!研究了该化学计量学方法中主成分个数以及局部建模样品数对检测结果的影响!以及该方法在提高近红外分析模型方面的优势"目的在于使近红外分析工作者对UPU-解决实际问题有一个基本的了解%引起近红外分析界对该方法的进一步认识和重视!扩大该方法在化学计量学领域的应用范围。

近红外法可更快更方便的测量小麦蛋白。 S450 近红外光谱分析仪对比进口仪器。测试项目包括：内容光谱图，仪器模型性能对比，仪器模型稳定性测试，台间仪器模型传递测试，仪器波长指标的长期稳定性

采用INSION和Thermo Fisher两款近红外光谱仪器，检测奶酪样品中的脂肪含量。对NIR光谱（近红外光谱仪）和模型进行比较，评价两款仪器性能。

我们通过研究三个有代表性的案例来回顾近红外光谱仪技术的发展现状：第一，MEMS技术如何促进近红外光谱仪的超小型化，从而推动了下一代手持技术的发展。第二，在近红外光谱仪发展中起到关键作用模块化光纤光谱仪。后，嵌入式近红外解决方案如何在工业生产过程中来控制产品质量。

本试验利用近红外光谱技术测定白鲢鱼糜中的水分含量。光谱通过标准正交变量转换的处理后经过偏最小二乘法建立模型。并且以定标集预测误差、验证集预测误差及其相关系数作为评判模型好坏。结果发现定标集预测误差和验证集预测误差分别为0.392和0.485，定标集和验证集的相关系数都高于0.98。研究发现近红外光谱技术能快速测定鱼糜中水分含量，且用于实际生产中水分的控制是可行的。

随着人们对化学分析的要求越来越高,不仅要求分析结果的准确性和可靠性,还要求分析过程的快速性和无损性。近红外光谱技术(NIRS)作为一种高效、快速、无损的化学分析技术,已经在许多领域得到了广泛的应用。其中,在日化行业中,近红外光谱技术也发挥了重要的作用。

近红外光谱区域是人们发现的第一个非可见光谱区域，它是由Hershel在1800年所观察到[1]。但是由于缺乏仪器基础，直到上世纪50年代以前，近红外光谱技术一直没有得到实际应用。上世纪50年代中期以后，随着简易近红外光谱仪的出现及美国农业部的Karl Norris等人所做的工作，使近红外光谱技术在农副产品分析中得到广泛应用[2]。20世纪60年代后，由于中红外光谱技术的快速发展和应用，加之近红外光谱技术自身的灵敏度低、抗干扰性差等缺点，使人们淡漠了该技术在分析测试中的应用。1983年，Wetzel称之为“光谱技术中的沉睡者（Sleeper among spectroscopic techniques）” [1]。80年代以后，随着计算机技术、化学计量学技术及仪器分析技术的发展和应用，人们重新认识了近红外光谱的价值，并使其发展成为了一门独立的分析技术，1988年成立了国际近红外光谱协会（CNIRS）[3]。由于应用领域的不断扩展，McLure在1994年发表了一篇题为“The giant is running strong”的论文[1]。1998年，Davies撰文讨论了近红外光谱技术的潜在用途和发展趋势，并将其描述为光谱领域中“从沉睡者变为了启明星（from sleeping technique to the morning star of spectroscopy）”的技术[4]。我国对近红外光谱技术的研究起步较晚，但1995年以来有关这一技术的应用研究逐步增多。目前，已有中国石化研究总院和北京第二光学仪器厂开发出商用近红外光谱仪[5]。药品生产过程的质量控制要求，为了确保最终产品的质量稳定均一，需要对从原料接收到产品出库的整个物料流通过程进行全程监测。近红外光谱分析技术的特点决定了其在这一领域可以发挥重要作用。

近红外光谱分析技术作为一种快速、无损、简便的绿色测量方法和分析技术，在土壤养分的测定方面扮演着越来越重要的角色。近红外光谱检测技术具有快速、无需样品制备和成本低等一系列优点。近红外光谱能够反映土壤的有机质和全氮等养分信息，使得近红外光谱检测技术在农业与农业环境检测中得到了广泛应用；近红外光谱检测能力主要依靠其对C-H、O-H和N-H功能键的能量吸收进而反映相应土壤养分含量等信息。土壤有机质、氮、磷、钾是农作物生长的主要养分,是土壤养分管理和测土配方施肥的重要对象,随着测土配方施肥技术的大规模推广，迫切需要一种低成本、可靠的土壤养分快速检测方法。

近红外光谱分析作为一种高效节能的绿色分析技术，可应用于饲料T业中从原料到成品各个环节的品质分析和监控，特别是将该技术与物联网技术相结合，构建近红外光谱分析物联网平台，实现集团资源共享，统一监测集团内饲料品质，并可根据实际情况对分析模型统一管理，提供其检测精度，将大大推动近红外光谱分析技术在饲料检测中的应用。

近红外光谱技术在中药材中的应用非常广泛,包括品种鉴别、质量评估、生产在线检测、快速测定指标成分和药理作用机制研究等方面。随着科学技术的不断发展和应用领域的扩大,近红外光谱技术将为中药材产业的发展带来更多的机遇和挑战。在未来的研究中,需要进一步探索近红外光谱技术在中药材中的应用潜力,提高检测精度和可靠性,为中药材的现代化发展提供有力的技术支持。

近红外光谱分析已被广泛地应用到农业'食品'生化'石油化工'医药临床'造纸和环保等领域傅里叶变换近红外光谱仪器具有较高的信噪比和很好的波长准确度等优点但价格比一般的国产光栅型或其它专用分析仪器贵得多!在一些实际应用中!譬如烤烟收购时品质指标的检测等!运用傅里叶变换型光谱仪可比喻为-杀鸡使用宰牛刀.(M)"在国产化和低成本化的近红外光谱仪上!研究开发品质分析用的近红外快速检测方法对推动国内近红外技术产业的发展具有重要的实际意义

对我国近10年来近红外光谱分析技术的研究与应用进展作了较为详细的综述，包括近红外光谱仪器研制、化学计量学方法及软件开发和在各领域的实际应用。根据国际上近红外光谱分析技术的现状和国内实际情况，提出了今后我国近红外光谱分析技术的发展方向。

聚醚多元醇（PPG）中的羟值是一个重要的产品质量指标，采用傅里叶变换近红外光谱仪进行羟值的分析，操作简单、快速、准确，对提高产品质量，扩大生产规模具有重要意义。目前，国内外也已制定相关标准（ISO15063，GB/T12008.3-2009等），使用近红外方法快速分析检测聚醚多元醇的羟值含量。

生鲜牛乳作为一种天然乳浊液，在近红外光谱的测量过程中，粒径较大的脂肪球颗粒易上浮到牛乳表层，可能会影响牛乳近红外光谱的测量重复性，进而影响牛乳成分预测精度。

生鲜牛乳中的脂肪球颗粒数目大且状态不稳定，在长时间的试验过程中，脂肪球极易发生簇集，进而上浮到牛乳表层并产生分层，导致近红外光谱的测量重复性变差。此外，不同温度下的脂肪球所处的状态也不相同，可能会影响近红外光谱的测量重复性，进而影响牛乳成分预测精度。

近红外光谱（NIR）分析技术具有简便、快速、前处理简单、不破坏样品、无污染并且可进行多组分测定的优势，在食品农牧、石油化工、烟草等领域有广泛的应用。电子烟油中的有机组分的化学和物理信息在近红外光谱中均有体现，因此近红外光谱非常适合对电子烟油进行分析检测。

基于如海光电近红外光谱仪、钨灯、Y型反射光纤搭建的近红外光谱测试系统可快速、便捷、准确地采集纺织品的近红外光谱图，且实验结果显示利用化学计量学方法可准确分类不同材质的纺织品，由此可实现对纺织品纤维种类的定性鉴别，可为纺织品的工业生产、市场监管以及废旧衣物回收等领域提供高效的解决方案。

生物组织的光谱研究是当今医学研究的重要组成部分。Insion近红外光谱仪研究的语境在近红外光谱中的膝部变化的区域和关节炎 GE 转向紊乱。Insion近红外光谱仪也从事生物新鲜组织的光学表征一般。Charak terisierung 和显示组织的变化对了解本机状态很重要。所以在这工作那选定的生物组织的当地光学特征是-。Insion近红外光谱仪，光学特性不仅可以用于组织表征, 还可用于光学模拟。Karmarkar-ka-蒙克-用于光学性质理论的计算, 描述了强散射介质中的光传播。

在线近红外光谱分析技术是目前发展最快和最具前景的过程分析技术之一，本文探讨用近红外光谱法测定聚四氢呋喃混合液中水含量、固含量及其分子量的可行性。实验结果表明近红外光谱法准确可靠，重复性和稳定性良好，适用于工业现场的原位和在线检测。

近红外光谱技术为应用有机化学物质,在波长为780～2526nm的近红外光谱区的电磁波的光学特征,能够对化学成分含量进行快速检测。现在,应为各项科学技术的进步和提升,近红外光谱的发展有了更大的进步,对于该项技术的应用,在农业、矿业以及医疗中有着广泛的应用,尤其是在化工分析领域有着巨大的价值作用,促进了化工行业的发展。

光谱测定的使用有着非常良好的重现性，并且最终的测试结果不会受到外界太多的干扰。与普通的化学形式进行比较，近红外光谱的解析一般会有更加优良的准确性和重现性。

应用近红外光谱技术建立了快速测定银杏叶提取液中总黄酮含量的方法。将高效液相色谱法测定的总黄酮含量作为参考标准值用于建模,考察预测残差平方和(Predictive residual error sum of square ,PRESS) 与主成分之间的关系,主成分数为2 时得到PRESS 最小 用偏最小二乘法( PLS) 进行回归分析得到的回归系数为0198206 、交叉验证结果的回归系数为0196322 ,表明预测模型具有良好的稳定性。高效液相色谱法测定的银杏叶提取液中总黄酮含量与本方法的预测值之间存在良好的线性关系, t2检验结果表明,两种方法测得的总黄酮含量无显著性差异。本方法快速、简便,能准确地预测银杏叶提取液中总黄酮的含量。

( 1 ) 本 研究 运用 人工 神经 网络 ( A N N) 建 立 的肉馅 的脂肪 、 蛋 白和水分的近红外模型是成 功的 ， 可以用于实践 中。( 2 ) 本研究通过建立 整块牛 肉预测模 型 ， 证 明了近红外技术测定整块牛肉的化学成分是可行的 。 整块 牛 肉脂肪模型建立蹬较成功 ， 但脂肪和蛋白的预测相关 系数有待进一步提高 。( 3 ) 本试验采用 国产 S u p N I R - 1 0 0 0近红外光 谱仪 ， 所建肉馅和整块 牛肉的模 型较成功 ， 说 明我 国的近红 外设备 已具备较高的品质 ， 并且与国外近红外光谱仪相 比经济很 多 ， 大大节省了检测的成本 。( 4 ) 本试验 对 整块 牛 肉进 行 了谱 图采 集 ， 建立 了脂 肪 、蛋 白和水分 的整块牛 肉模型 ， 这就为近红外技术 在线 应用的更进一步研 究奠定 了基础 。

近红外光谱的波长范围是780～2500nm，通常分为近红外短波区（780～1100nm，又称Herschel光谱区）和近红外长波区（1100～2500nm）。