近紅外光纖光譜儀

光學(xué)平臺(tái) 對稱式czerny-turner光路設(shè)計(jì)，50 mm焦距 波長范圍 900 - 1750nm 分辨率 2.0 - 50 nm 雜散光 < 0.1% 靈敏度 (avalight-hal, 8 μm芯徑光纖) 單位：記數(shù)/μw每毫秒積分時(shí)間 350 探測器 線陣ingaas, 256像素 信噪比 2000:1 ad轉(zhuǎn)換卡 16 位, 500khz 積分時(shí)間 0.52毫秒 – 8秒 接口 高速usb 2.0, 480 mbpsrs-232, 115.200 bps 采樣速度（使用硬件板卡平均功能） 1.06毫秒/每次采樣 數(shù)據(jù)傳輸速度 1.56毫秒/每次采樣(usb2)60毫秒/每次采樣(rs-232) 數(shù)字io接口 hd-26接口，2路模擬輸入，2路模擬輸出，3路數(shù)字輸入，12位數(shù)字輸出，觸發(fā)，同步 電源要求 默認(rèn)usb供電，350 ma或使用spu2外置12vdc, 350 ma電源 尺寸/重量 175 x 165 x 85 mm, 2,2 kg

近紅外光纖光譜儀采用高性能的光學(xué)平臺(tái)，具有較低的電子噪聲和多個(gè)光柵的選擇。采用緊湊的平臺(tái)設(shè)計(jì)即插即用的通訊接口，有900-1700 nm, 900-2100 nm 和900-2500 nm三個(gè)測量范圍的選擇。采用用戶定制化的設(shè)計(jì)可廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，藥物學(xué)，環(huán)境學(xué)和生產(chǎn)控制流程中。

*采用半導(dǎo)體致冷的ingaas探測器（除avaspec-nir256-1.7外），可以探測紅外光譜； 　*對稱非交叉光路設(shè)計(jì)，雜散光??； 　*提供了兩對可編程控制的模擬輸入輸出端口（a/d、d/a端口）； 　*可以與其他光譜儀一起配置成雙通道或多通道光譜儀；

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 （12820～3959cm1），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(gè)區(qū)域。

近紅外光譜主要是由于分子振動(dòng)的非諧振性使分子振動(dòng)從基態(tài)向高能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的，記錄的主要是含氫基團(tuán)X－H（X=C、N、O）振動(dòng)的倍頻和合頻吸收。不同團(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(jì)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(gè)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(gè)樣品以上），在測量其光譜圖的同時(shí)，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(jì)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(jì)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，偏最小二乘，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(shí)際應(yīng)用中，建立模型都是通過化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件實(shí)現(xiàn)的，并且有嚴(yán)格的規(guī)范（如ASTM6500標(biāo)準(zhǔn)）。

（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(dòng)對模型庫進(jìn)行檢索，選擇正確模型計(jì)算待測質(zhì)量參數(shù)。

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。最大的優(yōu)點(diǎn)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。

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(shí)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(shí)現(xiàn)在線測量，或環(huán)境苛刻以及危險(xiǎn)的地方的現(xiàn)場測量。一臺(tái)在線近紅外光譜儀可以外接多路（2~10 路）光纖回路，實(shí)現(xiàn)同時(shí)對生產(chǎn)裝置的多個(gè)測量點(diǎn)的物料在線測量。在線測量數(shù)據(jù)可直接輸送到 DCS 或先進(jìn)控制系統(tǒng)，為生產(chǎn)的優(yōu)化及時(shí)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。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(shí)向生產(chǎn)控制部門提供分析數(shù)據(jù)，同時(shí)也節(jié)省了大量分析化驗(yàn)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。

近紅外光譜技術(shù)（NIR）是 90 年代以來發(fā)展最快、最引人注目的分析技術(shù)之一。隨著 NIR 分析方法的深入應(yīng)用和發(fā)展，已逐漸得到大眾的普遍接受和官方的認(rèn)可。 1978年美國和加大就采用近紅外法作為分析小麥蛋白質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)方法， 1998 年美國材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)制訂了近紅外光譜測定多元醇（聚亞安酯原材料）中羥值含量的ASTM D6342 標(biāo)準(zhǔn)方法。2003年，在我國也正式實(shí)施了近紅外光譜方法測定飼料中水分、粗蛋白質(zhì)、粗纖維、粗脂肪、賴氨酸、蛋氨酸的國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 188682002

由于近紅外光在常規(guī)光纖中有良好的傳輸特性，且其儀器較簡單、分析速度快、非破壞性和樣品制備量小、幾乎適合各類樣品（液體、粘稠體、涂層、粉末和固體）分析、多組分多通道同時(shí)測定等特點(diǎn)，成為在線分析儀表中的一枝奇葩。近幾年，隨著化學(xué)計(jì)量學(xué)、光纖和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在線近紅外光譜分析技術(shù)正以驚人的速度應(yīng)用于包括農(nóng)牧、食品、化工、石化、制藥、煙草等在內(nèi)的許多領(lǐng)域，為科研、教學(xué)以及生產(chǎn)過程控制提供了一個(gè)十分廣闊的使用空間。