基于傅里叶变换红外光谱的黄瓜褐斑病早期检测

利用傅里叶变换红外光谱技术对黄瓜叶片进行褐斑病菌还未在叶片表面形成症状时病害的早期检测,确定了1 735,1 545和1 240 cm-1三个识别黄瓜褐斑病的敏感谱带,结合敏感谱带的峰面积值和系统聚类分析,可以把正常黄瓜叶片和褐斑病叶片区分开来.结果表明傅里叶变换红外光谱在鉴别病害黄瓜叶片方面具有方便、快速等优点,可以在病症还未表现时进行检测,为病害的早期诊断提供了新的途径.     

大白菜根肿病的傅里叶变换红外光谱早期快速检测

应用傅里叶变换红外光谱技术对还未表现症状的大白菜根肿病病样进行早期快速检测。结果表明,健康与染病的根部样品谱图存在一定差异,染病的根部样品在红外光谱图中的1 227,1 143和1 105 cm-1有很强的吸收峰,而健康根部样品的谱图没有,结合吸收峰的峰面积值变化,可以对大白菜根肿病进行早期快速检测。同时,以聚合酶链式反应(PCR)进行检测加以佐证。二者在接种5天后均可以检测到大白菜根部组织中的根肿菌。这表明傅里叶变换红外光谱具有灵敏性高、 方便、 快速等优点,可以在病害未显症时进行早期快速检测,为植物病害的早期诊断提供了新的思路及方法。     

小米的傅里叶变换红外光谱研究

本文利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合主成分分析和聚类分析对白小米、黄小米、糯小米、青小米、陈黄小米、黑小米和大黄米进行鉴别研究。所有样品的傅里叶变换红外光谱整体相似,二阶导数光谱存在明显的差异。选取1800~1400cm-1范围内的二阶导数光谱数据对52份小米样品做多变量分析,结果显示,主成分分析的分类准确率为84.6%,系统聚类分析的分类准确率为92.3%。结果表明傅里叶变换红外光谱技术结合化学计量学能有效地区分不同品种的小米,为不同小米的分类鉴定提供新的方法与途径。     

乳腺癌的傅里叶变换红外光谱成像研究

傅里叶变换红外光谱(FTIR)成像技术可同时获得组织样本的空间分布信息和红外光谱信息。本文利用FTIR成像技术对离体原位乳腺组织样本进行原位研究,通过特征谱带吸光度比值(面积比值)图像结合FTIR光谱分析研究健康和癌变乳腺组织的差异。发现乳腺癌组织的特征带吸光度比值A1087/A1455、A1238/A1455、A1550/A1455、A1650/A1455相对于健康组织明显增大,A1160/A1087、A1740/A1550则减小。研究结果论证了乳腺组织癌变过程中大分子含量的变化规律,体现了FTIR成像技术在乳腺癌诊断方面的准确性、直观性和可行性,其有潜力成为基础研究和临床诊断的一种准确有效的技术手段。     

油菜根肿病的傅里叶变换红外光谱研究

用傅里叶变换红外光谱仪测试了成株期油菜正常植株和根肿病植株的花瓣、叶片、主根、须根四个部位的光谱。光谱显示:两种植株花瓣和叶片中的主要成分是蛋白质、多糖类和油脂类物质;正常植株主根中的主要成分是纤维素和木质素;根肿病植株主根中的主要成分是纤维素、木质素和蛋白质类物质;两种植株须根中的主要成分是木质素和纤维素。对正常和病变植株相同部位的光谱在3600～2800cm-1、1800～1200cm-1和1200～700cm-1三个范围进行了相关分析,花瓣间、叶片间的相关系数在0.971以上,相关度较高;然而主根间、须根间的相关度较低,主根在1800～1200cm-1光谱范围的相关系数只有0.688,须根在1200～700cm-1光谱范围的相关系数只有0.618。结果表明,FTIR可以区分根肿病对油菜不同部位的影响,有望为油菜根肿病的研究提供光谱信息。     

氮化硅粉料的漫反射傅里叶变换红外光谱研究

利用漫反傅里叶变换红外（DRIFT）光谱技术，研究了氮化硅粉示纯样品和KBr稀释后样品的漫反射光谱的差别，并利用氮化硅粉末纯样品的DRIFT谱图，研究了四种商业氮化硅粉料初始及锻烧后的表面特征，研究发现，与KBr稀释的样品相比，氮化硅粉末纯样品的漫反射红外光谱在1190cm^-1波数处出现了对应于颗粒表面Si-O振动的尖锐强峰。所研究的四种商业氮化硅原始料漫反射光普有很大的差异，煅烧处理后粉料表面的氨基基因和Si-H消失，Si-O和Si-OH的数量显著增加。     

块菌的傅里叶变换红外光谱研究

块菌是珍稀野生食用菌,其蛋白质和糖类含量较高,块菌多糖具有潜在的药用价值。文章利用傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)对五种云南野生块菌作了研究。结果表明,块菌属真菌有其独特的光谱特征,全谱最强峰为出现在1 042和1 077 cm-1附近的强双峰。在脂分子的羰基峰1 742 cm-1及糖类异构体的指纹区1 200～750 cm-1,不同种类、不同产地块菌的光谱有明显差异,另外,正常块菌和霉变块菌的光谱亦有明显差异,主要体现在谱峰吸收强度的变化上,部分谱峰吸收强度比的变化表明,块菌样品变质前后,其蛋白质和糖类物质的含量发生了变化。FTIR光谱提供了块菌成分的有关化学信息,为鉴别块菌和区分块菌的种类、质量提供了简便快捷的手段。     

胆囊癌的傅里叶变换红外光谱研究

运用衰减全反射(attenuated total reflection,ATR)探头与傅里叶变换红外(Fourier transform infra-red,FTIR)光谱仪,测定并分析了新鲜离体的胆囊癌组织18例和良性组织139例的FTIR光谱。结果表明:(1)胆囊癌的1 167和1 123 cm-1谱带的峰位显著地向低波数移动(P0.05),而1 309 cm-1谱带的峰位显著地向高波数移动(P0.05)。(2)胆囊癌组织光谱多个峰的相对强度I2 856/I1 461,I1 167/I1 461,I1 123/I1 461和I1 082/I1 461明显升高(P0.05)。(3)1 167和1 082 cm-1谱带的半高宽显著升高(P0.05),谱带1 461 cm-1的半高宽则显著降低(P0.05)。(4)癌组织1 750 cm-1谱带的出现几率明显增加(P0.05)。与胆囊良性组织相比较,癌组织光谱中与脂类、糖和核酸相关的谱带均发生了明显的变化。     

甲状腺癌的傅里叶变换红外光谱研究

应用傅里叶变换红外光谱仪,测定了17例甲状腺癌和23例良性甲状腺疾病术中新鲜离体组织的红外光谱。通过用统计学方法对比分析,发现甲状腺良恶性组织的傅里叶红外光谱之间存在明显差异,其中恶性肿瘤光谱有以下特征：(1)甲状腺癌组织的酰胺Ⅰ带明显红移(P<0.01),酰胺Ⅱ带却出现蓝移(P<0.05),癌组织光谱中I_{1 640}/I_{1 460}和I_{1 640}/I_{1 550}较良性组织明显升高(P<0.01),说明恶性肿瘤不仅蛋白质结构上发生了变化,蛋白质的量化上也有明显变化;(2)与脂类相关的2 955, 2 920, 2 870, 2 850和1 740 cm-1谱带出现概率明显变低,表明癌组织的脂类相对含量降低;(3)与核酸相关的1 241 cm-1谱带明显蓝移至(1 238.29±2.87)cm-1 ,I_{1 080}/I_{1 460}较良性肿物组织有升高(P<0.05),表明癌组织中磷酸二酯基团中PO₂增加,因为在癌细胞分裂增生加快,细胞核内DNA含量增加。研究结果表明,红外光谱有望成为术中快速诊断甲状腺恶性肿瘤的主要方法。     

应用被动傅里叶变换红外光谱技术探测生物气溶胶研究

从红外遥感辐射传输理论出发,利用二流近似方法,建立了包含散射影响的生物气溶胶被动红外探测模型;从理论上阐明了气溶胶对四周辐射的散射对生物气溶胶被动红外探测的影响。以某微生物孢子气溶胶为对象开展探测原理试验,研究了生物气溶胶红外光谱特性。给出了生物气溶胶室内吸收池试验结果,用辐射传输模型解释了试验现象。通过试验验证了探测模型的合理性、有效性;结合探测模型和室内试验结果,也可为外场试验的开展提供参考。     

CO和CO2气体红外光谱技术在火灾早期探测中的应用研究

通过对现有各种火灾探测方法进行归纳分析,提出以CO和CO2作为探测特征参量的傅里叶红外-光谱技术早期火灾探测新方法,并在此基础上建立了完善的早期火灾实验系统.通过大量真假火灾实验得出常见材料在火灾发生过程中产生气体浓度的变化特征:真实火灾产生出大量的CO和CO2,浓度变化非常有规律;假火灾只产生极少量的CO,且浓度变化杂乱无章.从浓度数据中提取出火灾发生的特征信息制定探测算法就可以有效地提高早期报警的分辨率,降低火灾探测的误报率.     

基于互信息熵-近红外光谱的过程模式故障检测

近红外光谱分析在工业过程故障检测方面具有独特的优势,是一种准确且高效的方法。结合互信息熵和传统的主成分分析,对近红外光谱特征信息进行提取,通过构建过程的模式来刻画工业过程的运行状态。利用近红外光谱数据,从有机分子含氢基团振动信息中获取工业系统的过程模式,从微观分子层面探索提高工业过程故障检测准确率的有效方法,结合贝叶斯统计学习技术,提出了基于近红外光谱数据的工业过程故障检测技术。针对近红外光谱信息量丰富,谱带较宽,特征性不强的特点,首先对工业过程不同运行状态下的近红外光谱吸光度数据进行一阶导数预处理,采用主成分分析法（principal component analysis,PCA）压缩光谱数据量,扩大不同运行状态下光谱特征信息的差异性,提取光谱的内部特征信息。然后采用互信息熵（mutual information entropy,MIE）作为光谱特征信息相关性度量函数,基于最小冗余最大相关算法进一步减少光谱特征信息间的冗余并最大化光谱特征信息与类别的相关性,弥补了PCA无监督特征波长选择的不足,提出一种基于PCA-MIE的过程模式构建方法,获得的过程模式子集更紧凑更具类别表现力。再利用贝叶斯统计学习算法,根据后验概率对构建的模式子集进行决策,判别生产过程的正常状态和故障状态。由于过程模式子集结合了PCA浓聚方差的优势和互信息熵相关性测度的特征信息选择方法,蕴含了更多的近红外光谱的本质信息与内在规律,从而更能刻画工业过程的运行状态。接着,设置测试准确率TA作为评估标准,用以评价故障检测方法的性能效果。最后利用某化工厂提供的原油脱盐脱水过程近红外光谱数据对所提方法进行验证,并与传统近红外光谱特征信息提取方法PCA和MIE方法性能进行对比分析,结果表明基于PCA-MIE的过程模式故障检测方法几乎在所有维数子集上性能都优于其他两种方法,在特征维数为18维时获得最高的准确率94. 6%,证明了方法的优越性。     

基于连续统快速傅里叶变换的红外光谱处理技术

为实现红外光谱对遥感地物准确的识别,消除高频噪声是光谱特征分析和提取的重要环节。利用光谱连续统处理方法,结合信号时域分析领域快速傅里叶变换提出了一种新的红外光谱滤波方法。该方法首先对红外光谱进行光谱连续统去除,利用快速傅里叶变换将去连续统后光谱转换到频域,设计低通滤波器滤除高频噪声,然后通过快速傅里叶反变换将频域信号转换到时域,最后对信号进行光谱连续统恢复,得到滤除噪声后的红外光谱信号。对比实验表明,连续统快速傅里叶滤波方法比常规的时域滤波方法有更好、更快的滤波效果,解决了传统快速傅里叶红外光谱滤波的吉布斯现象。该方法操作简便、运行速度快捷、滤波效果好,满足了红外光谱地物识别对光谱高质量的要求。     

傅里叶变换红外光谱曲线的数据转换研究

为将打印纸质的傅里叶变换红外光谱图转化为数字光谱,测试了玉米黄质样品的傅里叶变换红外光谱,在光谱保存为数字光谱的同时也通过打印机打印出光谱曲线。使用扫描仪把打印出纸质的光谱转化为计算机储存的图像,对图像进行旋转调整,图像识别软件把图中的光谱曲线转换为数字光谱。对比从打印光谱中提取的数字光谱和直接保存的数字光谱,发现它们在吸收峰的位置上十分接近,最大偏差为0.85cm^-1,光谱的相关系数达到99.78%。研究表明该方法可以快速准确的把打印光谱图转换为数字光谱,为从老式傅里叶变换红外光谱仪的测试结果中获得数字光谱提供了一种便捷的方法。     

航空发动机尾气FTIR被动检测

航空发动机尾气排放情况可以反映发动机的燃烧状态,从而可以为发动机视情维修提供依据,同时可以为因尾气排放造成的环境污染分析提供依据,因此,对航空发动机尾气进行检测非常重要。由于传统的航空发动机尾气取样分析不方便,而且无法满足飞机爬升与空中飞行状态下的检测需要,文章将FTIR被动检测技术引入到航空发动机尾气检测中。首先详细介绍了FTIR被动检测原理和被检测气体浓度反演算法模型,接着分析了FTIR被动检测技术用于航空发动机尾气检测的可行性,给出了发动机尾气FTIR被动检测方法,最后利用布鲁克公司生产的Tensor27型FTIR对某航空发动机尾气进行了被动检测,得到了该发动机尾气中主要气体CO和NO的浓度,并与取样分析结果进行了比较,两者结果基本吻合,这表明FTIR被动检测技术满足航空发动机尾气检测要求。     

改进阈值提升小波和自适应滤波器的开放光路红外光谱去噪

大气污染物的主要组成成分为挥发性有机物(VOCs),傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)是现阶段应用广泛的挥发性有机物在线测量方法。开放光路获取到的大气红外光谱(OP-FTIR)易受各种噪声污染,如何有效、快速的去除红外光谱中的噪声是大气在线实时监测系统研究的热点。综合利用提升小波变换结构简单、运算量低的优点以及最小均方误差自适应滤波器的自动调节参数以达最优化滤波的性能,提出了一种改进阈值提升小波结合自适应滤波的红外光谱去噪算法。该算法先通过改进阈值小波系数的提升小波去噪,在去噪的同时保留更多光谱特征信息,然后使用提升小波变换分解出的高频系数重构出噪声相关信号,将其作为最小均方误差自适应滤波器的参考输入进行二次滤波处理,最终获得的去噪信号很好的去除了与特征光谱频谱重叠的噪声信号。分别对人工添加噪声的标准红外光谱和合肥市市区上空实测开放光路红外光谱进行去噪处理,结果显示使用该算法处理后的光谱信噪比(SNR)较离散小波传统阈值去噪方法高出3db,均方根误差(RSME)平均减少30%左右,运行时间减少46%。表明该算法计算简单、运行速度快,对于大气环境监测实时消噪系统具有重要的实际应用意义。     

傅里叶变换红外光谱分析技术在预防医学领域的应用

本文从环境污染、生命科学、应用开发及最新红外分析方法四方面阐述了傅里叶变换红外光谱分析技术在预防医学领域的具体应用：在环境污染领域主要叙述了气红联用（GC/FTIR）技术在环境复杂有机污染体系分析中的优势、局限性及解决途径；在生命科学领域主要叙述了红外光谱分析技术在蛋白质二级结构、膜蛋白、脂、核酸及细胞、组织等复杂体系研究中的具体应用；另外，还介绍了的红外光谱分析技术在食品、化妆品及保健药品等领域的具体应用及几种最新红外分析方法。     

净化沥青的傅里叶变换红外光谱分峰拟合定量分析

高温煤焦油沥青是人造炭材料的优质原料。为了获得高品质人造炭材料,必须对原料沥青进行净化处理,使得净化沥青具有合理的分子量分布、较高芳香缩合度和适宜的脂肪族侧链结构,炭化后才能生成易于石墨化的趋于规整的碳微晶结构。分别以中温沥青和热聚合改性沥青为原料,采用两种净化分离处理方法,得到四种净化沥青(RP-1,RP-2,RP-3和RP-4)。以四种净化沥青的傅里叶变换红外光谱数据为基础,结合分峰拟合数学方法,准确获得了净化沥青的芳香性指数(Iar)、支链化指数(CH₃/CH₂)、OH官能团的存在形式及分布情况和其他基础官能团含量。由分析研究结果可知,四种净化沥青均具有较大的芳香缩合度。RP-3芳香性指数高达0.90,芳香缩合度最高。RP-4支链化指数仅为0.07,脂肪族侧链数量较多、碳链较长。四种净化沥青中OH官能团存在形式有明显不同。研究结果将为人造炭/石墨材料的原料优选提供理论支持。     

利用TG-FTIR联用技术对Kevlar纤维的热解过程的分析

现代工业应用与技术领域要求材料具有良好的机械性质与热学性质,Kevlar纤维做为近年来材料领域研究的热点纤维材料,具有高强度、耐高温等良好的性能。纤维材料的性质依赖于自身的结构和组成,热分解过程对于研究材料的结构和热学性质有着十分重要的意义。热红联用技术做为一种新型的联用技术,既能定量又能定性地进行分析,在研究材料的热分解过程中具有明显的优势。由于Kevlar纤维的热分解过程在文献中少有报道,本文首次利用TG-FTIR联用技术对Kevlar纤维在室温到800 ℃的热解过程进行分析,得到了Kevlar纤维热解过程的详细步骤及各个步骤的反应产物。结果表明,Kevlar纤维的热解经历了3个阶段,分别为100～240,240～420,420～800 ℃。在500 ℃之前Kevlar纤维失重很缓慢,第三个阶段是纤维的主要失重阶段,最终固体的残留质量为56.21%。红外光谱数据表明,Kevlar纤维热解过程先释放出游离水,随后发生脱水反应和解聚反应,使纤维分子链断裂。最后纤维碎片进一步反应生成小分子气体,水、氨气、一氧化碳、二氧化碳为主要产物。其中水的析出量逐渐增大;氨气的析出量保持基本一致;一氧化碳仅在515～630 ℃产生,随后即氧化生成二氧化碳;二氧化碳的析出量经历了一个由于一氧化碳转化而产生的增长后,又下降到一定值保持稳定。     

胆管癌新鲜离体组织的傅里叶变换红外光谱研究

该研究探讨了运用傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术对胆管癌进行术中原位、无创和快速诊断的可行性。联合应用傅里叶变换红外光谱仪和衰减全反射(ATR)探头,测定了26例胆管癌和43例良性胆管疾病新鲜离体组织的红外吸收光谱,发现每条光谱在3 800～1 000 cm-1之间循序出现了12个谱带。测量各个谱带的峰位、峰强和峰面积值,然后计算出各谱带的相对峰强和相对峰面积比值,最后进行标准统计学分析。比较胆管癌与良性胆管组织的光谱发现有以下特征：(1)2 925 cm-1谱带明显地向低波数移位(P=0.033);(2)峰强比I_{1 083}/I_{1 460}(P=0.005)和峰面积比S1 083/S_{1 460}(P=0.001),S_{1 240}/S_{1 460}(P=0.025)明显升高,说明癌组织中核酸相对脂类含量明显增加;(3)峰强比I_{1 550}/I_{1 083}(P=0.000)和峰面积比S_{1 550}/S_{1 083}(P=0.000)明显下降,提示蛋白质相对核酸的含量下降。研究结果表明,FTIR有望成为一种术中原位、在体和快速诊断胆管癌的新方法。