基于近红外光谱和变量优选的棉麻混纺织物棉含量快速检测

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1、第３４卷，第１２期光谱学与光谱分析Vol.３４，No.１２，pp３２５７-３２６１２０１４年１２月SpectroscopyandSpectralAnalysisDecember，２０１４基于近红外光谱和变量优选的棉麻混纺织物棉含量快速检测１２，３*１*孙通，耿响，刘木华１.江西农业大学生物光电技术及应用重点实验室，江西南昌３３００４５２.江西出入境检验检疫局综合技术中心，江西南昌３３００３８３.江西省红外光谱应用工程技术研究中心，江西南昌３３００３８摘要纺织品纤维成分的快速检测对其生产过程质量监控、贸易和市场监督均具有重要的

2、意义。利用近红外光谱技术联合变量优选对棉麻混纺织物中的棉含量进行快速检测研究。采用NIRFlexN-５００型傅里叶－１近红外光谱仪在４０００～１００００cm光谱范围内采集样本的反射光谱，对样本光谱进行范围初选和预处理分析。在此基础上，利用UVE（uninformativevariableselimination），SPA（successiveprojectionsalgorithm）及CARS（competitiveadaptivereweightedsampling）方法对光谱变量进行优选，再应用PLS（partialle

3、astsquares）建立棉麻混纺织物中的棉含量预测模型。最后，采用最优预测模型对未参与建模的样本进行预测。－１研究结果表明，４０５２～８０００cm光谱范围为棉含量较优的建模光谱范围。CARS变量选择方法能较为有效地提高预测模型的精度，CARS-PLS模型的校正集、预测集相关系数和均方根误差分别为０.９０３，０.７４９和８.０１％，１２.９３％。因此，近红外光谱联合CARS变量优选可以用于棉麻混纺织物棉含量的快速检测，CARS方法可以有效简化预测模型，提高预测模型性能。关键词近红外；变量选择；棉麻混纺织物；棉含量中图分类号：

4、S１２３文献标识码：ADOI：１０.３９６４／j.issn.１０００-０５９３（２０１４）１２-３２５７-０５行快速检测研究，采用UVE，SPA及CARS方法对光谱波引言长变量进行优选，剔除无用或冗余的光谱变量，然后再应用PLS建立棉麻混纺织物中的棉含量预测模型，并利用未参与随着我国纺织品产业的发展和人们生活水平的极大提建模的预测样本对模型性能进行验证。高，纺织品的纤维成分备受关注。目前，纺织品纤维成分的［１］定量检测方法主要有化学溶解法和显微镜法，上述方法存１实验部分在检测时间长、化学试剂有毒有害、对操作人员要求高、破坏性

5、检测等缺点。而纺织品生产过程质量监控、贸易和市场1.1材料监督往往需要快速检测技术。因此，探寻一种快速、无损、研究所用的棉麻混纺织物样本共３８个，由江西出入境绿色的定量检测方法非常重要。检验检疫局综合技术中心收集而成。实验前，将样本依次编近红外光谱分析技术是近几十年来发展起来的现代分析号，并置于室温下２４小时左右，以保证每个样本的温度和湿技术，具有无需样品预处理、非破坏性检测、分析速度快、度处于相近水平。光谱采集后，按照国标GB／T２９１０.１１—［２，３］不污染环境以及成本低等优点。该技术已应用于农业、２００９方法测定样本

6、的棉含量。棉麻混纺织物样本的棉含量具［４，５］［６］［７］［８］食品、制药、石油化工、医学等领域的成分定量有一定的浓度梯度，其含量范围为２１.５％～８５.５％。检测。目前，国内外研究者利用近红外光谱分析技术对纺织1.2仪器与光谱采集［９-１２］品纤维成分的定性或定量检测作了一些研究。但对棉麻实验所用的光谱仪器为NIRFlexN-５００型傅里叶近红外混纺织物中的棉含量检测研究甚少。光谱仪（BUCHI，瑞士），配备温控InGaAs检测器，光谱范－１利用近红外光谱分析技术对棉麻混纺织物中的棉含量进围为４０００～１００００cm。收稿

7、日期：２０１３-１２-１４，修订日期：２０１４-０３-２６基金项目：国家自然科学基金项目（３１２７１６１２）和江西省自然科学基金项目（２０１３２BAB２１４０１０）资助作者简介：孙通，１９８３年生，江西农业大学讲师e-mail：suntong９８０＠１６３.com*通讯联系人e-mail：gengxiang２００５＠sina.com；suikelmh＠sina．com３２５８光谱学与光谱分析第３４卷－１采用漫反射附件对样本进行光谱采集，光谱分辨率为８出，光谱在４０００～７０００cm之间存在较多较为明显的波峰－１cm，扫描次数

8、为６４次。为保证样本光谱采集的稳定性，将与波谷，该区域包含着较多有用的光谱信息。光谱波峰分别－１仪器自带的反射板压在样本上。此外，对于不同面密度的样位于４１６８，４５２０，４９８４，５４１６及６００８cm左右，波谷分－２－１本，折叠层数不同。面密度大于１００g・m的样本折叠为４别位于４２８