基于arm的近红外光谱仪的研究

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1、4．6．2组分值的输入⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯324．6．3多元线性回归模型的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯334．7用户界面设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．334．8小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．34第5章系统调试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯355．1系统硬件电路调试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．355．2应用程序调试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．365．3用户界面调试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。375．4／J、结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．39第6章结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。40参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．41致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．43IV第1章绪论1．1研究背景1．1．1近红外光谱概述近红外光谱是一种波长介于可见光和中红外光之间的电磁波，存在于非可见光区域，其波长范围是780nm--2526nm。根据光束波长的不同，

3、近红外光谱可细分为近红外短波段和长波段，如图1．1所示，近红外短波段的波长范围为780nm--1300nm，近红外长波段的波长范围为1300nm一2526nm【l】。本文所研究的近红外光谱属近红外短波。200nm780rim1100nm252,6nm25000nm。紫外可见光谱区。近红外光谱区域中红外光谱区域。近红外。近红外长波短区域电子光分子振动光谱分子振动光图1．1红外光谱区域分布示意图近红外光谱的基本原理是利用分子间的共价化学键非谐能及震动，对非谐振动的倍频和组合频吸收光谱。有机化合物几乎都含有C．H、O．H、N．H、S．H、P．H等氢基团，而近红外光谱主要记录的就是

4、含氢基团振动的倍频和合频吸收，所以它可以检测出很多有机化合物的结构和性质信息【2】。不同的化合物包含不同的基团，不同的基团能级表现不同，即使是同一基团在不同检测环境中吸收波长与强度的表现也有很大的差异，一般能产生近红外光谱的物质都有用近红外光谱分析，所以作为获取物质信息的有效载体的近红外光谱非常适合检测有机物的机构和性质。1．1．2近红外光谱分析原理当物质分子受到红外线照射时，被激发产生共振，同时光的能量的一部分被吸收，测量其吸收光，可得到极为复杂的图谱数据，这种图谱数据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，这就为近红外光谱分

5、析提供了基础。与常规分析技术不同的是，近红外光谱分析必须通过建立校正模型来实现对未知样品的定性或定量分析，具体分析过程如图1．2所示。首先选择有代表性的样品并测量其近红外光谱；采用标准或认可的参考方法测定所关心的组分或性质数据；将测量的光谱和基础数据，用适当的化学计量方法建立校正模型；最后是对未知样品组分或性质的测定。图1．2近红外光谱分析过程1．1．3近红外光谱仪器结构从上述分析过程可知现代近红外光谱分析技术包括了近红外光谱仪、化学计量学软件和应用模型三部分。其中，近红外光谱仪主要构建在硬件和软件系统的技术平台上面。结合实际应用，衡量近红外光谱仪器优越性的主要性能指标包括

6、以下几个方面：可靠性(波长准确、光谱稳定性好)、快速性(化学计量学软件的应用)、实时性、灵敏性(信噪比高)、可分辨性(分辨率高)、便携性。器件的选择直接影响仪器的性能，因此我们在对近红外光谱仪器进行器件选择时，要选取合适的器件。近红外光谱仪器和一般的光谱仪器结构相似，主要包括光源、分光系统、探测器、控制系统模块等部分【4】。光源是近红外光谱仪的重要部分，它为整个仪器提供测量所需要的光能，因此要选择集中性和稳定性较好的光源，这样才不会影响近红外光谱测量的精度。同时，近红外光谱必须具有较宽的光谱才能检测物质能团的倍频与合频，这也产生一个隐患就是光谱越宽，样品越容易受到杂散波的影

7、响。根据不同光源辐射能量不同的原理，减少样品对近红外短波段光谱吸收的影响，可在光源和分光系统之间加上滤光片，滤掉大部分可见光和杂散光，减小误差，从而提高光谱的测量精度。常见的近红外有效光源主要有发光二极管和卤钨灯。，分光系统是近红外光谱仪器的核心部件，主要功能是将多色光转化为单色光。单色光的分辨率越高，单色性越强。不同的分光技术获得“单色”程度也有差异，根据分光技术不同，近红外光谱仪器可划分为滤光片型、光栅扫描型、阵列检测型、傅里叶变换型、声光过滤调制型、阿达玛变换型等。探测器是用本身的光敏器件检测照射到样品上漫反