基于多維多模式超光譜系統(tǒng)的復(fù)雜混合溶液成分分析.pdf

1、復(fù)雜混合溶液的檢測(cè)涉及食品、醫(yī)藥、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等眾多領(lǐng)域,其應(yīng)用不僅關(guān)系到相應(yīng)的工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的品質(zhì)與生產(chǎn)效率,還往往是關(guān)系到“國(guó)計(jì)民生”,如食品安全等的重大問題?，F(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要快速、無損、可在線分析的檢測(cè)技術(shù),用于監(jiān)控和檢測(cè)工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品以確保穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量和食品、藥品等的安全。但是由于大部分食品和農(nóng)產(chǎn)品等在可見光和近紅外區(qū)域?yàn)闇啙峄虿煌该鳡顟B(tài),被測(cè)物質(zhì)所引起的散射現(xiàn)象給可見-近紅外光譜法帶來諸多不便,如光譜重疊嚴(yán)重、低信噪比等現(xiàn)象。因此,

2、本文提出采用多維多模式超光譜技術(shù)對(duì)復(fù)雜混合溶液的成分進(jìn)行檢測(cè)分析。
　　本文首先通過Monte Carlo仿真對(duì)多維多模式超光譜檢測(cè)復(fù)雜混合溶液的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。通過仿真脂肪乳Intralipid-墨水Ink模型在650nm-1000nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的漫反射光強(qiáng)分布,得到了不同波長(zhǎng)下漫反射光強(qiáng)分布顯著不同的結(jié)果,證明了多維多模式超光譜技術(shù)在復(fù)雜混合溶液分析領(lǐng)域的可行性。
　　其次,本文通過搭建基于光源、單色儀、CCD的漫反射

3、多維多模式超光譜采集裝置對(duì)四種不同的復(fù)雜混合溶液(不同廠家出品的牛奶、果汁)進(jìn)行了定性分析,得到不同樣本間多維多模式超光譜的差異較傳統(tǒng)光譜更為明顯的結(jié)果,證明了該方法在復(fù)雜混合溶液定性分析中的應(yīng)用價(jià)值。
　　再次,本文對(duì)復(fù)雜混合溶液進(jìn)行了多維多模式漫反/透射方式的測(cè)量,通過光源、掃描裝置和光譜儀組成的系統(tǒng),采集漫反/透射界面的徑向多點(diǎn)光譜,并利用偏最小二乘(PLS)和多維偏最小二乘(N-PLS)兩種方法分別對(duì)復(fù)雜混合溶液的3維光譜

4、信號(hào)進(jìn)行建模與分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,強(qiáng)散射和強(qiáng)吸收物質(zhì)的預(yù)測(cè)精度隨漫反/透射光譜采集位置點(diǎn)數(shù)的增加而提高;同時(shí)獲得了針對(duì)不同被測(cè)對(duì)象的最佳采樣位置點(diǎn)數(shù);且得到多維偏最小二乘法(N-PLS)的預(yù)測(cè)精度高于偏最小二乘法(PLS)的預(yù)測(cè)精度,證明了該方法在復(fù)雜混合溶液定量分析中的應(yīng)用價(jià)值。
　　本文研究結(jié)果表明,通過采集復(fù)雜混合溶液多維漫反/透射光譜信號(hào),能夠有效的提高光譜信噪比,與傳統(tǒng)光譜技術(shù)僅利用吸光度或反射率等單一光學(xué)性質(zhì)的方法相比