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聯(lián)系人:唐雄剛 (經(jīng)理)

技術(shù)文章

紅外光譜分析原理及優(yōu)勢

閱讀:152發(fā)布時間:2025-10-20


近紅外光(Near Infrared,NIR)是介于可見光(VIS)和中紅外光(MIR)之間的電磁波,ASTM定義的近紅外光譜區(qū)的波長范圍為780~2526nm(12820~3959cm-1),習(xí)慣上又將近紅外區(qū)劃分為近紅外短波(780~1100nm)和近紅外長波(1100~2526nm)兩個區(qū)域。 近紅外光譜主要是由于分子振動的非諧振性使分子振動從基態(tài)向高能級躍遷時產(chǎn)生的,記錄的主要是含氫基團(tuán)X-H(X=C、N、O)振動的倍頻和合頻吸收。不同基團(tuán)(如甲基、亞甲基,苯環(huán)等)或同一基團(tuán)在不同化學(xué)環(huán)境中的近紅外吸收波長與強(qiáng)度都有明顯差別,NIR光譜具有豐富的結(jié)構(gòu)和組成信息,非常適合用于碳?xì)溆袡C(jī)物質(zhì)的組成與性質(zhì)測量。但在NIR區(qū)域,吸收強(qiáng)度弱,靈敏度相對較低,吸收帶較寬且重疊嚴(yán)重。 因此,依靠傳統(tǒng)的建立工作曲線方法進(jìn)行定量分析是十分困難的,化學(xué)計量學(xué)的發(fā)展為這一問題的解決奠定了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。 其工作原理是,如果樣品的組成相同,則其光譜也相同,反之亦然。如果我們建立了光譜與待測參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系(稱為分析模型),那么,只要測得樣品的光譜,通過光譜和上述對應(yīng)關(guān)系,就能很快得到所需要的質(zhì)量參數(shù)數(shù)據(jù)。分析方法包括校正和預(yù)測兩個過程:# (1)在校正過程中,收集一定量有代表性的樣品(一般需要80個樣品以上),在測量其光譜圖的同時,根據(jù)需要使用有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析方法進(jìn)行測量,得到樣品的各種質(zhì)量參數(shù),稱之為參考數(shù)據(jù)。通過化學(xué)計量學(xué)對光譜進(jìn)行處理,并將其與參考數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián),這樣在光譜圖和其參考數(shù)據(jù)之間建立起一一對應(yīng)映射關(guān)系,通常稱之為模型。雖然建立模型所使用的樣本數(shù)目很有限,但通過化學(xué)計量學(xué)處理得到的模型應(yīng)具有較強(qiáng)的普適性。對于建立模型所使用的校正方法視樣品光譜與待分析的性質(zhì)關(guān)系不同而異,常用的有多元線性回歸,主成分回歸,偏*小二乘,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和拓?fù)浞椒ǖ取o@然,模型所適用的范圍越寬越好,但是模型的范圍大小與建立模型所使用的校正方法有關(guān),與待測的性質(zhì)數(shù)據(jù)有關(guān),還與測量所要求達(dá)到的分析精度范圍有關(guān)。實際應(yīng)用中,建立模型都是通過化學(xué)計量學(xué)軟件實現(xiàn)的,并且有嚴(yán)格的規(guī)范(如ASTM-6500標(biāo)準(zhǔn))。AHil (2)在預(yù)測過程中,首先使用近紅外光譜儀測定待測樣品的光譜圖,通過軟件自動對模型庫進(jìn)行檢索,選擇正確模型計算待測質(zhì)量參數(shù)。&F]_8 優(yōu)勢?清潔能源網(wǎng)(社區(qū)) -- 本站主域名:WWW.CECLUB.CN ,本站論壇討論主要圍繞清潔能源技術(shù)、潔凈煤技術(shù)、計算流體力學(xué)應(yīng)用與工程仿真技術(shù)、能源與環(huán)境工程技術(shù)、熱能與動力工程技術(shù)、節(jié)能技術(shù)與節(jié)能政策、實驗技術(shù)及測量技術(shù)相關(guān)主題展開,論壇定位為專業(yè)技術(shù)論壇。  0pV 樣品無須預(yù)處理可直接測量:近紅外光譜測量方式有透射、反射和漫反射多種形式,適合測量液體、固體和漿狀等形式的樣品,因此,用途很廣。*大的優(yōu)點就是無須對樣品進(jìn)行任何預(yù)處理,如汽油可直接倒入測量杯中或?qū)⒐饫w探頭直接插入汽油中進(jìn)行測量,操作非常方便,幾秒鐘內(nèi)完成光譜掃描。kS<>" 光纖遠(yuǎn)距離測量:近紅外光可以通過光纖進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸,可以實現(xiàn)距光譜儀以外的遠(yuǎn)距離測量,可將測量探頭或流通池直接安裝到生產(chǎn)裝置的管線,實現(xiàn)在線測量,或環(huán)境苛刻以及危險的地方的現(xiàn)場測量。8#jF( 一臺在線近紅外光譜儀可以外接多路(2~10路)光纖回路,實現(xiàn)同時對生產(chǎn)裝置的多個測量點的物料在線測量。在線測量數(shù)據(jù)可直接輸送到DCS或控制系統(tǒng),為生產(chǎn)的優(yōu)化及時提供油品的質(zhì)量參數(shù)。與其它在線測量儀表提供的參數(shù)(如壓力、流量和溫度等變量)相比,在線近紅外分析提供的數(shù)據(jù)(如組成或性質(zhì))是直接質(zhì)量參數(shù),對生產(chǎn)的優(yōu)化提供更準(zhǔn)確和有益的參考信息。R8Bd 近紅外分析與常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)分析方法配合使用,起到雙方互補(bǔ)的作用,不僅能夠及時向生產(chǎn)控制部門提供分析數(shù)據(jù),同時也節(jié)省了大量分析化驗費(fèi)用(包括人力、設(shè)備,和試劑等);在線近紅外分析與DCS連接,直接給控制系統(tǒng)提供數(shù)據(jù),據(jù)此進(jìn)行生產(chǎn)優(yōu)化得到的經(jīng)濟(jì)效益是巨大的;與其它在線儀表相比,近紅外光譜儀運(yùn)行故障率和消耗均很低。

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