基于UV-Vis-SWIR漫反射光谱的土壤多属性同时快速测定

采用紫外-可见-短波近红外漫反射光谱(UV-Vis-SWIRDRS)结合化学计量学对土壤中有机质(SOM)、总氮(TN)、碱解氮(AN)、速效钾(AK)、缓效钾(SAK)、有效磷(AP)及pH共7种属性建立了快速同时低成本的定量分析方法。土壤样本共81个,其中50个分为校正集,另16个为验证集,剩余15个为测试集。对每种土壤属性,考察了多种光谱预处理,变量选择以及它们的组合方法处理土壤光谱后建立的PLSR模型预测效果,选择出了最佳的光谱数据处理方法及其对应的最佳PLSR预测模型,并以独立的测试集样本对最佳模型预测性能进行客观评价。对于有机质和总氮,测试集决定系数(R2t)分别为0.94和0.97,模型可用于准确定量分析;对碱解氮和pH,R~2t分别为0.76和0.66,模型定量预测结果良好;对于有效磷,速效钾及缓效钾,R~2t小于0.6,但模型的预测效果和以往报道中的预测效果相差不大。研究表明,利用UV-Vis-SWIR DRS对土壤多属性进行快速同时低成本定量分析是可行的,有望用于土壤信息检测。     

短波近红外光谱法对蛇床子SFE萃取产物的定量分析

利用中药蛇床子CO2超临界萃取(SFE)的萃取物的短波近红外漫反射光谱(800～1100 nm),以HPLC分析值作参比值,采用化学计量学中的偏最小二乘法(PLS)建立短波近红外漫反射光谱与蛇床子SFE萃取物中主要成分蛇床子素和欧前胡素间定量分析数学模型.实现了快速、无损的测定双组分中药的有效成分.讨论了光谱的预处理方法和主成分数对PLS定量预测蛇床子萃取物中蛇床子素和欧前胡素含量能力的影响,并对预测集样品进行预测.     

应用近红外漫反射光谱法的猕猴桃品质无损检测北大核心CSCD

应用近红外漫反射光谱技术和化学计量学,研究成熟期猕猴桃内部品质与其近红外漫反射光谱之间的关系。在室温(24±2)℃下,采集猕猴桃赤道区域不同测试部位在4 000~10 000 cm^(-1)范围内的光谱数据,用基于平滑处理、归一化及基线校正的组合式处理方法对原始光谱进行预处理;另应用偏最小二乘(PLS)法、主成分回归法和多元线性回归法等方法分别建立猕猴桃硬度、可溶性固形物含量(SSC)的校正模型。结果表明:采用组合预处理方法和PLS法建立的校正模型精度最高;硬度校正集相关系数R_c、均方根误差RMSEC和预测集相关系数R_p、均方根误差RMSEP达到了0.976 5,0.548 3,0.943 2,0.612 7;SSC校正集相关系数R_c、均方根误差RMSEC和预测集相关系数R_p、均方根误差RMSEP达到了0.916 6,0.539 6,0.901 2,0.619 0;试验结果验证了本法的可行性。     

应用近红外漫反射光谱法的猕猴桃品质无损检测

应用近红外漫反射光谱技术和化学计量学,研究成熟期猕猴桃内部品质与其近红外漫反射光谱之间的关系。在室温(24±2)℃下,采集猕猴桃赤道区域不同测试部位在4 000~10 000 cm~(-1)范围内的光谱数据,用基于平滑处理、归一化及基线校正的组合式处理方法对原始光谱进行预处理;另应用偏最小二乘(PLS)法、主成分回归法和多元线性回归法等方法分别建立猕猴桃硬度、可溶性固形物含量(SSC)的校正模型。结果表明:采用组合预处理方法和PLS法建立的校正模型精度最高;硬度校正集相关系数R_c、均方根误差RMSEC和预测集相关系数R_p、均方根误差RMSEP达到了0.976 5,0.548 3,0.943 2,0.612 7;SSC校正集相关系数R_c、均方根误差RMSEC和预测集相关系数R_p、均方根误差RMSEP达到了0.916 6,0.539 6,0.901 2,0.619 0;试验结果验证了本法的可行性。     

近红外光谱与化学计量学方法用于镉污染稻米的定性鉴别

采用近红外光谱漫反射模式结合化学计量学方法对稻米镉含量是否超标进行可行性鉴别分析.本研究收集了120个样本,测定其镉含量值(合格49个,不合格71个).对光谱数据预处理方法优化,确定了平滑,一阶导数以及自归一化后的数据作为输入变量.采用竞争性自适应重加权算法筛选了45个关键变量,并对上述变量的光谱吸收带进行归属.比较了主成分分析-判别分析法、偏最小二乘识别分析、线性判别分析、K-最近邻法与簇类独立软模式法5种模式识别方法.确定采用偏最小二乘识别分析建模效果最好,模型训练集与预测集鉴别准确率分别达到98.8％与91.7％.结果表明,近红外光谱作为初筛方法可用于鉴别稻米中镉含量是否超标.     

近红外光谱法无损检测平谷产大桃品质方法研究

利用近红外（Near infrared, NIR）漫反射光谱法结合化学计量学定量分析技术开展了平谷产大桃品质的无损检测研究。使用手持式近红外光谱仪采集7个不同品种平谷产大桃的近红外漫反射光谱，采用系统抽样法将其划分为验证集和验证集，结合Savitzky-Golay卷积平滑法（Savitzky-Golay Smoothing, S-G）、标准正态变换法（Standard normal variation, SNV）和多元散射校正法（Multivariate scattering correction, MSC）3种预处理方法以及偏最小二乘回归（Partial least square regression, PLSR）与随机森林（Random forest, RF）两种建模算法，分别建立了大桃中的糖度（Soluble solids content, SSC）、酸度、硬度和水分定量模型。结果表明，非线性RF模型优于线性PLSR模型，对于SSC，一阶导数光谱结合MSC预处理建立的RF模型效果最佳，验证集决定系数（Coefficient of determination,R2）和预测均方根误差...     

扑热息痛片剂药品的近红外光谱法非破坏定量分析

现代近红外光谱分析技术将近红外光谱 (NIR)法同计算机科学和化学计量学结合 ,实现了对样品进行无损非破坏性定量分析 .该法具有速度快、操作简单及所需样品少等特点 ,能够实现样品分析的时间同步、地点同步及无损非破坏分析 .为实现生产过程中即时、在线的质量控制提供了新的手段[1 ] .本文应用人工神经网络 [2 ]与近红外漫反射光谱相结合对扑热息痛片剂药品进行了非破坏快速定量分析 .用扑热息痛片剂药品的近红外漫反射光谱数据、一阶导数光谱数据及二阶导数光谱数据分别建立了 ANN模型 ,预测未知样品 ,讨论了影响网络的因素 ,使用了新…     

川贝母中浙贝母掺入量的快速检测方法研究

外观相似、化学成分相近的中药材,很难进行有效的质量控制.本文应用近红外漫反射光谱技术和化学计量学手段,建立了快速检测川贝母中浙贝母掺入量的新方法.以含不同川贝母和浙贝母比例的41个样本建立校正集,通过偏最小二乘法得到最佳校正模型.对6个预测集样本进行预测分析,得到近红外光谱预测值与真值的相关系数r=0.9997,样品回收率为97.96%～100.86%,RSD为0.8l%.本方法具有快速方便、结果准确的特点,可以应用于中药材的品质分析和质量控制中.     

近红外光谱法测定端羟基环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚的羟值

提出了用近红外光谱测定端羟基环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚(PET)的羟值,结合主成分回归和偏最小二乘法建立了PET羟值与其近红外光谱之间的关联模型。结果表明,近红外光谱法与化学分析法的测定结果一致;近红外光谱法测定PET羟值的相对误差在5%以内;利用遗传算法选择部分波长建立校正可以降低模型的预测误差。     

白酒基酒中酮类物质的近红外光谱检测方法

应用近红外光谱技术建立了白酒基酒中2,3-丁二酮和3-羟基-2-丁酮的快速检测模型。从洛阳杜康酒厂选取182个白酒基酒样品为材料,运用气相色谱法测得两种物质的化学值,同时采集其在12 000~4 000 cm-1范围内的光谱数据,采用偏最小二乘法(PLS)结合内部交叉验证建立校正模型。通过对比不同光谱预处理下PLS模型效果对其进行优化,确定2,3-丁二酮和3-羟基-2 丁酮的最佳预处理方法分别为一阶导数+多元散射校正和二阶导数,最佳光谱区间分别为9 403.2~7 497.9 cm-1和9 403.2~7 497.9 cm-1+6 101.7~5 449.8 cm-1。优化后2,3-丁二酮和3 羟基-2-丁酮校正集样品的化学值和近红外预测值的决定系数(R2)分别为0.960 2和0.963 2,交叉验证均方根误差(RMSECV)分别为0.39、0.22 mg/100 mL;通过外部检验,验证集样品的R2分别为0.957 6和0.957 8,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.40、0.24 mg/100 mL。结果表明,应用近红外光谱技术结合化学计量学方法所建立的模型有较高的准确度,能够满足白酒生产中酮类物质的快速检测需要。     

用人工神经网络-近红外光谱法测定冬虫夏草中的甘露醇

提出了用近红外漫反射光谱技术快速分析发酵冬虫夏草菌粉中甘露醇含量的新方法。采用比色法测定样品中的甘露醇，其含量范围为8．082％-14．548％。在7501．7-6097．8cm^-1与5453．7-4246．5cm^-1波段，分别采用PCR、PLSR和BP神经网络方法建立了样品近红外光谱的一阶微分光谱与其甘露醇含量之间的相关模型。BP神经网络模型的内部交叉验证误差均方根为0．475，预测误差均方根为0．608，均优于PCR和PLSR的处理结果。这表明，BP神经网络法对非线性检测对象具有较好的建模效果，可用于中药近红外光谱分析的非线性校正。     

聚多巴胺包覆氨基硅球用于木犀草素的富集及检测

采用聚多巴胺包覆氨基硅球材料,作为吸附剂对木犀草素进行吸附与检测,建立了一种快速测定稀溶液中木犀草素的近红外光谱分析方法。在进行吸附试验的过程中,考察了质量、pH值和吸附时间对木犀草素吸附率的影响;不需要脱附,富集了木犀草素的吸附剂经近红外漫反射光谱直接检测,并以偏最小二乘回归法建立定量木犀草素校正模型进行含量的预测。研究显示,在中性条件下,常温吸附10 min,吸附剂质量为0.2 g,木犀草素的吸附率可达到93.8%;近红外光谱经过SNV+CWT处理后,木犀草素校正模型的参考浓度和预测浓度之间的相关系数为0.9811,在0.3-15.0 mg L~(-1)的较低浓度范围内,预测集的回收率可以达到86.6-118.8%。结果表明,可通过近红外漫反射光谱技术和吸附预富集相结合的方式对稀溶液中微量的木犀草素进行富集与灵敏检测。     

基于GPU计算的并行PLS算法研究与实现

偏最小二乘算法(PLS)是与红外、近红外光谱分析结合使用最为广泛的化学计量学算法,然而当前PLS算法通常采用单线程方式实现,当校正模型数量多或样本数量大、波长点数和主成分数较多,模型需对光谱预处理和波长选择方法反复优化时,计算十分缓慢。为大幅提高建模速度,该文提出了一种基于图形处理器(GPU)的并行计算策略,利用具有大规模并行计算特性的GPU作为计算设备,结合CUBLAS库函数实现了基于GPU并行的PLS建模算法(CUPLS)。利用近红外光谱数据集进行性能对比实验,结果表明CUPLS建模算法较传统单线程实现的PLS算法,加速比可达近42倍,极大地提升了化学计量学算法的建模效率。该方法亦可用于其它化学计量学算法的加速。     

近红外光谱与组合的间隔偏最小二乘法测定清开灵四混液中总氮和栀子苷的含量

应用近红外光谱分析技术结合化学计量学方法, 建立了中药清开灵注射液中间体总氮和栀子苷含量测定的新方法. 首先采用Kernard-Stone法对训练集样本和预测集样品进行分类, 然后应用组合的间隔偏最小二乘法(Synergy interval partial least squares, siPLS)对所得近红外透射光谱进行有效谱段范围的选择以及二者定量校正模型的建立, 并对光谱预处理方法进行了详细的讨论. 所建立的总氮和栀子苷校正模型的预测相关系数(R)分别为0.999和0.708; 交叉验证误差均方根(RMSECV)均为0.023; 预测误差均方根(RMSEP)分别为0.074和0.159; 预测结果表明, 本实验所建方法快速、无损且可靠, 可推广并应用于中药注射液中间体的在线质量控制.     

酸酐改性巴旦木壳在罗丹明B分析中的应用

采用邻苯二甲酸酐改性的巴旦木壳,作为吸附剂对稀溶液中罗丹明B进行富集与近红外光谱分析方法研究。首先考察了pH值和吸附时间对罗丹明B吸附率的影响;其次,富集了罗丹明B的吸附剂经近红外漫反射光谱可直接检测,最后以偏最小二乘回归法建立其定量校正模型进行含量预测。结果表明,在中性或偏碱性条件下,常温吸附10 min,罗丹明B的吸附率达到90%;光谱经标准正态变化处理后,罗丹明B校正模型的参考浓度和预测浓度之间的相关系数为0.9643,在0.8～20.0 mg·L~(-1)的较低浓度范围内,剔除奇异样本,预测集的回收率可以达到92.8～110.4%。基于以上结果,邻苯二甲酸酐改性的巴旦木壳可用于稀溶液中微量的罗丹明B的富集与近红外光谱灵敏检测。     

紫外光谱结合偏最小二乘法用于水样中化学需氧量的测定

结合紫外光谱法和化学计量学方法建立了水样中化学需氧量(COD)的测定方法。采集西宁市湟水河西钢桥至小峡段共42个样品,在190～400 nm波长范围内测定各样品的紫外光谱。用Monte Carlo采样法抽取70%的样本构成训练集,其余样本为独立测试集。分别考察了3种光谱预处理方法和4种特征筛选方法,最终确定COD分析方法为:采用SG-smoothing对光谱平滑后用无信息变量剔除法(UVE)筛选特征波长变量,最后用偏最小二乘法建立多元校正模型。结果在独立测试集上COD的预测误差均方根(RMSEP)为0. 8084,相关系数为0. 9924。紫外光谱法结合化学计量学方法可作为水样中COD测定的一种简洁、有用、快速的方法。     

基于小波变换-遗传算法-偏最小二乘的草莓糖度检测研究

采用近红外漫反射光谱分析技术,对草莓糖度进行了无损检测研究。利用便携式近红外光谱仪采集草莓样品在600～1 100 nm波段内的漫反射光谱数据。首先利用小波变换(WT)多分辨率方法对光谱数据进行去噪预处理,然后利用遗传算法(GA)优选特征波长,最后运用偏最小二乘法(PLS)建立草莓糖度的WT-GA-PLS校正模型。该模型校正集的相关系数R_C为0.9395,校正集的均方根误差RMSEC为0.1615,预测集的相关系数R_P为0.9652,预测集的均方根误差EMSEP为0.5042。与全光谱模型(FS-PLS)和小波变换模型(WT-PLS)相比,该模型预测能力更强,稳健性更优。     

多元曲线分辨结合在线红外用于3-氨基-4-氨基肟基呋咱的合成反应机理

利用红外光谱在线监测丙二睛、亚硝酸钠和盐酸羟胺合成3-氨基-4-氨基肟基呋咱的反应过程,采用多元曲线分辨-交替最小二乘法（MCR-ALS）、直观推导式演进特征投影法(HELP)等化学计量学方法对反应过程所获得的实时红外光谱数据矩阵进行解析,得到了各组分纯物质的浓度变化曲线和对应的红外光谱,并将多元曲线分辨 交替最小二乘法与直观推导式演进特征投影法的分析结果进行比较,得出可相互验证的一致结论,据此推出该反应合理的反应机理。 2种方法得到的反应物与生成物的光谱与原光谱的相似度近似于1,说明该解析方法具有准确性和可靠性。 结果表明,化学计量学结合红外光谱可有效的应用于3-氨基-4-氨基肟基呋咱合成过程的机理推断。     

计算程序-多波长直线回归法测定散列通片中三组分的含量

本文研究并建立了计算程序-三组分多波长直线回归法,用于快速测定散列通片中对乙酰氨基酚、异丙安替比林和咖啡因的含量.散列通片中三组分的紫外吸收光谱严重重叠,采用数学分离-化学计量学方法排除各组分的互相干扰,在230～290 nm波长区间选择31个波长点的光谱数据,利用三组分多波长直线回归计算程序进行计算,直接测定散列通片...     

近红外光谱快速分析青贮饲料pH值和发酵产物

采用近红外光谱技术,结合偏最小二乘回归法,研究了142个不同种类的秸秆青贮饲料样品的pH值和发酵产物(乳酸、乙酸、丙酸、丁酸和氨态氮),建立了干燥粉碎和新鲜样品的近红外漫反射光谱定量分析模型以及浸提液样品的近红外透射光谱定量分析模型。研究发现,pH值的近红外漫反射光谱和透射光谱的分析效果均较好,校正模型决定系数R2和验证集样品预测值与化学值的相关关系决定系数r2都大于0.80,并且干燥粉碎、新鲜和浸提液样品的RPD值分别为3.44、2.50和2.27;3种状态样品的乳酸、乙酸、丁酸和氨态氮的定量分析模型精度需进一步提高;R2在0.64~0.85之间;RPD值在1.38~1.93之间;丙酸含量的测定结果较差。方差分析显示,3种状态样品的测定结果之间均无显著性差异(P>0.05)。