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《拉曼光谱在酒类乙醇含量分析中的应用.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第35卷增刊中国科学技术大学学报Vol.35Supp.2005年11月JOURNALOFUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINANov.2005文章编号：0253-2778(2005)增-025卜06拉曼光谱在酒类乙醇含量分析中的应用基金项目：国家高技术研究发展廿划(2003AA412110〉和浙江省科技计划(2005C31042)资助项目.作者简介:陈玉伦，男，1983年生，研究生.研究方向点式识别、光谱分析.陈玉伦，戴连奎，白小琴(浙江大学智能系统与决策研究所，浙江杭州310027)摘要：提出了将拉曼光谱法同多变量校正技术相结合、快速非
2、破坏分析酒中乙醇含量的方法，研究了系列乙醇水溶液的拉曼光谱的光谱特征，对光谱数据进行基线校正、标准归一化预处理，歌后利用偏最小二乘方法(PLS)对预处理后的光谱数据建立模型•实验结果表明，这种方法是一种快速、有效的方法.关键词;Raman光谱;偏最小二乘孑乙醇测定中图分类号:0646文1K标识码:A0引言基于Raman效应的Raman光谱技术是一种间接分析技术，是目前测定物质结构和组成的重要手段•每种物质都有对应的特征Raman光谱，其强度与物质浓度有关，据此可实现对物质的的定性和定量分析.乙醇含量是标志各种酒中酒精浓度的参数，因此酒类产品乙醇含量的正确测量十分重要•测定酒中乙
3、醇含量的国家标准需将酒样先蒸憎、定容，再用比重瓶法或酒精计法测定⑴.这种方法通常需要很长的时间，且测定结果只能保留一位小数,测定精度不高•传统的仪器分析方法,如气相色谱法,分析酒中乙醇含量闵一般操作复杂,而且仪器昂贵.所以有必要采用其它的间接方法进行乙醇含量的测量•近年发展起来的近红外(NearInfrared,NIR)光谱分析方法和Raman光谱分析方法可用于乙醇含量的间接测量.近红外光谱分析方法具有测定快速、可用于在线分析、操作及维护简便和检测成本低等优点少如•但是由于近红外光谱吸收带重叠严重，难以分辨，光谱包含的化学信息丢失严重，其实际应用受到了一定的限制.而Ran⑻1光
4、谱分析方法除了具有近红外光谱分析方法所具有的优点外，还具有其它的特点,比如用Raman光谱技术进行乙醇含量测定时，水的拉曼光谱很弱，所以水是一种很好的深溶剂.相反，在近红外光谱技术中,水在近红外区有很强的吸收，因此对于近红外而言水则是很差的溶剂，这就不利于利用近红外光谱对乙醇含量进行测定•除此之处,拉曼光谱还可以获得酒中各有机物基团丰富的信息，如尖锐、易于分辨的特征峰叫近年来,Raman光谱技术已经被证明是液体混合物成分定量分析的有效技术,Chuang等也证明了Ramaii光谱技术可以用于航空燃油的碳氢组成.芳香烽含量的定量分析〔4%然而酒的Raman光谱具有较强的荧光背景(特
5、别是采用可见光激光源作为激发光源时)等噪声干扰,因此在建立酒类乙醇含量的Raman光谱预测模型之前需要对光谱进行预处理.在文中采用了大窗口平滑去除基线和标准归一化结合的方法对光谱数据进行预处理，标准归一化(standardnormalvitiate,SNV)：8］是Raman光谱数据预处理的常用方法，可以用来消除Ran⑻1光谱中由于激光光源功率变化、光强衰减等引起的噪声.实验结果表明,这种预处理方法是行之有效的.本文在基于实验的基础上，提出了将Raman光谱法同多变量校正技术相结合、快速非破坏分析酒中乙醇含量的方法，研究了系列乙醇水溶液的拉曼光谱的光谱特征，对光谱数据进行基线去
6、除、标准归一化预处理，最后利用偏最小二乘方法(PLS)对预处理后的光谱数据建立预测模型•实验结果表明，这种方法是一种快速、有效的方法.1实验部分1<1实验仪器美国Oce&nOptics公司的新型Raman系统R2001-G50,该Raman系统的结构示意图如图1所示.R2OO1-G5O型Raman系统使用50mW,532nm绿色半导体固体激光器作为光源，激发光纤直径为100“m；收桑光纹直径为200円山光纤探头尖端焦距7.5mm.使用P42.4GCPU、40GE高速硬盘和512MBDDR内存的PC机进行光谱姻的处理及模型计算.PC机图1Raman系统结构示意图Fig,1Rama
7、nsystemstucture1.2样品制备样本的乙醇含量按实验设定配置，共有22个乙醇-水混合物样本，覆盖的乙醇含量为5%〜60%.1.3测■条件及数据处理为了保证不受样品的侵蚀,同时也不对激发激光、拉曼散射光产生吸收,本文采用使用高纯度、高透光性、壁厚不超过3mm的玻璃杯或者石英杯作为试样杯•波长的扫描范围为0〜4300迹7，分辨率为15山",积分时间为1分钟•每个样品扫描两次，取平均值•数据处理采用自编的Matlab光惜数据分析与处理程序,Matlab版本为6.3・•2Raman光谱数
