近红外光谱分析技术的数据处理方法

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1、第29卷第6期红外技术Vol.29No.62007年6月InfraredTechnologyJune2007近红外光谱分析技术的数据处理方法张银，周孟然（安徽理工大学电气工程系，安徽淮南232001）摘要：介绍了近红外光谱分析技术原理及数据处理的重要意义，分析了光谱预处理的常用方法，最后比较了几种不同的光谱数据处理方法优缺点，总结了各自的应用进展。关键词：近红外光谱；光谱预处理；数据处理中图分类号：0657.33文献标识码：A文章编号：1001-8891(2007)06-0345-04MethodsforDat

2、aProcessofNearInfraredSpectroscopyAnalysisZHANGYin，ZHOUMeng-ran(DepartmentofElectricEngineering,AnhuiUniversityofScienceandTechnology,HuainanAnhui232001,China)Abstract：TheprincipleofNIRS，importantsignificantofdataprocesswerereviewed.Themethodsincommonofspect

3、radatapretreatmentwereanalyzed,theadvantagesanddisadvantagesofdifferentspectradataprocesseswerecomparedandthedevelopmentsforapplicationweresummedupatlast.Keywords：NIRS，SpectraDataPretreatment，DataProcess引言1工作原理近红外是指波长在780nm～2526nm范围内的光近红外光谱区主要为含氢基团X-H（X=O,N,

4、S,线，是人们认识最早的非可见光区域。习惯上又将近单健C,双健C,三健C等）的倍频和合频吸收区，红外光划分为近红外短波（780nm～1100nm）和长物质的近红外光谱是其各基团振动的倍频和合频的波（1100nm～2526nm）两个区域.近红外光谱（Near综合吸收表现，包含了大多数类型有机化合物的组成InfraredReflectanceSpectroscopy，简称NIRS）分析技和分子结构的信息。因为不同的有机物含有不同的基术是一项新的无损检测技术，能够高效、快速、准确团，而不同的基团在不同化学环境中对近红

5、外光的吸地对固体、液体、粉末状等有机物样品的物理、力学收波长不同，因此近红外光谱可以作为获取信息的一和化学性质等进行无损检测。它综合运用了现代计算种有效载体。机技术、光谱分析技术、数理统计以及化学计量学等近红外光谱分析技术是利用被测物质在其近红多个学科的最新研究成果，并使之融为一体，以其独外光谱区内的光学特性快速估测一项或多项化学成有的特点在很多领域如农业、石油、食品、生物化工、分含量。被测样品的光谱特征是多种组分的反射光谱制药及临床医学等得到了广泛应用，在产品质量分的综合表现，各组分含量的测定基于各组分最佳波

6、长析、在线检测、工艺控制等方面也获得了较大成功。的选择，按照式(1)回归方程自动测定结果：近红外光谱分析技术的数据处理主要涉及两个组分含量＝C0＋C1(Dp)1＋C2(Dp)2＋…＋Ck(Dp)k方面的内容：一是光谱预处理方法的研究，目的是针(1)对特定的样品体系，通过对光谱的适当处理，减弱和式中：C0～k为多元线性回归系数；(Dp)1～k为各组分最消除各种非目标因素对光谱的影响，净化谱图信息，佳波长的反射光密度值（D＝－lgp，p为反射比）。该为校正模型的建立和未知样品组成或性质的预测奠方程准确的反映了定标范

7、围内一系列样品的测定结定基础；二是近红外光谱定性和定量方法的研究，目果，与实验室常规测定法之间的标准偏差SE为：21/2的在于建立稳定、可靠的定性或定量分析模型，并最SE＝[Σ(y－x)/(n－1)](2)终确定未知样品和对其定量。式中：x表示实验室常规法测定值，y表示近红外光收稿日期：2007-01-09作者简介：张银（1981－），男，硕士研究生，研究方向为激光光谱技术与自动控制。基金项目：国家自然科学基金资助项目(50574005)、安徽省教育厅自然科学基金资助项目(2005KJ081)345第29卷第6

8、期红外技术Vol.29No.62007年6月InfraredTechnologyJune2007谱法测值，n为样品数。窗口中的各数据点的加权平均.在窗口的最后一个点p1即为要平滑的点，它的权重最大，而前面的每个点2光谱数据的预处理分配到的权重依次递减。权重系数由平滑时间常数为－ji仪器采集的原始光谱中除包含与样品组成有关T的指数函数e（j标志i前面第j个点，即j＝－(m－1),的信息外