PDF《便携式近红外光谱分析仪的研制及应用》

第34卷增刊2008年12月光学技术OPTICAL TECHNIQU E Vol.

34 Suppl. Dec.

2008 文章编号 :

100221582 (2008) S20066203 便携式近红外光谱分析仪的研制及应用 Ξ 叶华俊1 ,2 , 刘立鹏2 , 张学峰2 , 周新奇2 , 夏阿林1 , 王健1 ,2 (1. 杭州电子科技大学 电子信息学院 , 杭州

310018 ;

2. 聚光科技(杭州) 有限公司 , 杭州 310052) 摘要:针对野外和现场快速无损分析应用 ,研制了一种便携式近红外光谱分析仪.该仪器具有体积小、 结构简 单、 响应速度快、 功耗低、 抗震性好、 使用方便和维护成本低等优点.详细描述了仪器的总体设计及主要结构 ,展现了其 性能特点.对仪器进行了性能测试 ,结果显示该分析仪性能稳定 ,已达到了国际同类仪器水平.苹果糖度的现场无损测 定数据表明 ,该分析仪具有较强的建模能力及高可靠性 ,其中校正标准偏差和验证集预测标准偏差分别为

01266 和01309.实验结果表明 ,该分析仪具有较强的现场应用能力 ,能够适应各种现场的应用环境. 关键词:光学测量 ;

便携 ;

近红外 ;

光谱分析 中图分类号 : TG115.

3 文献标识码 : A Development and application of a portable near infrared spectroscopy analyzer YE Hua2jun1 ,2 , LIU Li2peng2 , ZHANG Xue2feng2 , ZHOU Xin2qi2 , XIA A2lin1 , WANGJian1 ,2 (1. Electronic Information College , Hangzhou Dianzi University , Hangzhou

310018 , China) (2. Focused Photonics (Hangzhou) , Inc. , Hangzhou

310052 , China) Abstract : A portable near infrared spectroscopy analyzer is developed for fieldwork analysis applications. Compared with other analyzers , the analyzer has many advantages , such as compact space , simple structure , fast time response , low power waste , anti2shake and low maintenance cost. Its features and configuration are described. The performance tests reveal the ana2 lyzer performs well. Furthermore , the analyzer has been successfully applied to non2damage measurement of apple sugar content on fieldwork. The low root mean square errors of calibration (RMSEC) and prediction (RMSEP) are given of 0.

266 and 0.

309 respectively. The results demonstrate that the analyzer is excellent in modeling and can deal with complex environment. Key words : portable ;

near infrared ;

spectroscopy analysis

0 引言快速无损测定现场样品在实际应用中具有十分重要的意 义.传统的野外和现场工作人员用化学方法检测样品时 ,需 采样到实验室检测 ,整个过程从采样到测量 ,工作量较大 ,例 如采样过程需要包装、 记录、 运输 ,测量前还需破坏性预处理 等.这样的分析过程效率低、 周期长、 易出错 ,而且每种参数 的测量都要进行不同的实验 ,应用起来极不方便 ,难以实现现 场、 快速、 准确、 无损化. 计算机技术、 数字化光谱仪器以及化学计量学方法的有 机结合 ,在解决光谱信息提取和消除背景干扰方面取得了良 好的效果 ,推动了近红外光谱技术的飞跃发展[1 ―

6 ] .近红外 光谱技术主要具有以下优点 : (1) 可以同时测定多种组分 ;

(2) 分析速度快 ;

(3) 实现无损和无污染性测试、 费用低 ;

(4) 适 应性广 ,几乎适合各类样品分析 ;

(5) 可使用光纤实现远程分 析检测. 该技术在许多领域获得了广泛应用 ,已成功应用于 农业、 畜牧业、 林业、 生物、 医学、 石油化工和工业流程检测等 方面 ,对推进生产和科研领域的技术进步发挥了巨大作 用[7 ―