微型近红外光谱传感器的应用开发研究.pdf

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1、微型近红外光谱传感器的应用开发研究ResearchonApplicationDevelopmentofMiniNear-InfraredSpectralSensor姓2014年6月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：>弓详Jz。叶年占月加日学位论文版权使用授权

2、书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密口。学位论文作者签名：加脚年占月玛详／o日指导教师签名：d幻1乒年6月{，b日江苏大学硕士学位论文摘要近

3、红外光谱分析技术是20世纪90年代以来发展最快、最引人注目的高新绿色分析技术之一，己被广泛应用于农业、食品、化工、石化、制药、烟草等领域。随着该检测方法的发展及其应用领域的扩展，人们对近红外光谱仪便携性的要求提高，微型近红外光谱仪以其体积小、重量轻等特点成为研究的热点之一。本文是在MicroNⅡ01700微型近红外光谱仪的基础上展开研究工作的。首先对仪器的基本性能进行了评估，验证了其作为近红外光谱检测系统核心硬件的可行性；确定了微型近红外光谱仪应用系统软件的整体构架；采用Delphi7．0开发平台实现了系统的软件设计；对研发的系统进行了实用化的验证试验。主要的研究内容如下：1．从光谱仪

4、输出信号、仪器稳定性、吸光度重复性和基线稳定性等4个方面对MicroNIR．1700近红外光谱仪的性能进行了评估，分析了积分时间对前三者的影响和不同测量对象对仪器稳定性的影响。根据性能评估结果提出了适用于本系统的光谱扫描参数优化方法，即对于MicroNIR一1700近红外光谱仪16bit的ADC，在满足信号水平在20000～40000Counts和样品测量时限(1～2S以内)的情况下，积分时间越大越好，扫描次数=(样品测量时限x1000—100)／积分时间。2．根据近红外光谱分析检测流程和近红外建模流程，设计了微型近红外光谱仪应用系统的整体构架，采用Delphi7．0平台对应用系统的软

5、件进行开发。针对不同的用户，设计并开发了基于实验室版和用户版的微型近红外光谱仪应用系统。其中实验室版本主要用于开发人员进行近红外光谱应用研究，用户版本采用递进式结构，方便用户快速检测和分析样品，体现出近红外光谱快速高效的特点。3．采用WindowsXP系统的笔记本电脑作为系统控制端，凭借Delphi7．0强大的组件功能和支持Acess2003数据库功能，开发了良好的人机界面，实现了光谱仪的硬件控制，样品光谱和成分实时检测、系统登录、用户管理、光谱数据库管理和建立近红外定标模型等功能。4．对系统的实用性进行了研究，以地产水蜜桃为检测对象，可溶性固形物含量为具体的检测指标，对70个样品进行

6、了系统实用化的验证试验。对其中的52个样品分别采用主成分回归(PCR)和偏最小二乘回归(PLS)两种方法建立微型近红外光谱传感器的应用开发研究了校正模型，用剩余18个样品对模型进行了预测，其中采用PLS回归方法所建模型的效果更好，其预测相关系数达0．9174，均方根误差为0．9672；强制剔除4个粗大误差的样品后重新建模，模型的性能有所提高，其中采用PCA回归所建模型的效果更好，其预测相关系数达0．9491，均方根误差为0．6967；在相同条件下，和实验室已有NIR256．2．2T2近红外光谱仪检测结果进行相比，本系统体现出更好的预测能力和稳定性。关键词：微型光谱仪，近红外，系统控制软

7、件，可溶性固形物II江苏大学硕士学位论文AbstractThenearinfraredspectralanalysistechnologyhasbecomeoneofthefastdevelopingandremarkablegreenanalysistechnologiessince1990．Thenear-infraredspectralanalysistechnologyhasbeenwidelyappliedinmanydomains，