近红外光谱分析模型传递简易方法研究

本文在不同时间安装的多台同型号近红外光谱仪上建立推进剂校正模型时,由于推进剂样品数量少且难于保存,新到仪器在建模时常遇到代表性样品数量严重不足.为此,提出将2台波长一致性好的近红外光谱仪器上采集的光谱组成一个混合校正样品光谱集,使用偏最小二乘法(PLS)建立模型的方法.结果表明,在用户缺少专业模型传递软件情况下,该方法...     

近红外光谱结合新型模型传递方法用于糖料的在线质量监控

当采用近红外光谱技术对糖香料的生产过程进行在线质量监控时,糖香料的温度变化严重影响近红外光谱校正模型的预测性能,使其对糖浆样本中主要成分预测结果的平均均方根误差从2.4%增大到29.2%。本研究将近红外光谱技术与载荷空间标准化新型模型传递方法相结合,有效消除了温度变化对近红外光谱校正模型定量分析结果的影响,使其对糖浆样本中主要成分预测结果的平均均方根误差维持在3.8%的水平,实现了利用近红外光谱技术对糖香料的质量进行快速准确的监测和控制。本研究的研究结果为糖料的配制和使用提供了技术保障。     

鱼粉近红外光谱模型传递应用研究

为探讨光栅型与傅里叶变换型近红外分析仪之间模型传递的应用效果,选取国产鱼粉为近红外光谱样本,DS2500F型近红外分析仪为源仪器,MPA型近红外分析仪为目标仪器,采用分段直接校正(PDS)方法实现近红外光谱传递。分别建立水分、粗蛋白质、粗脂肪、蛋氨酸和赖氨酸等组分的预测模型,通过交互验证决定系数(R_cv²)、交互验证标准误差(RMSECV)、马氏距离(MD)、系统偏差(Bias)、预测均方根误差(RMSEP)和相对分析误差(RPD)等参数,多维度评估光谱传递后所建预测模型的效果。结果表明,DS2500F仪器的近红外光谱传递到MPA型仪器时,所建国产鱼粉的水分、粗蛋白质、粗脂肪、蛋氨酸、赖氨酸的预测模型与MPA型仪器原始预测模型各参数对比无显著差异,预测效果基本一致,说明国产鱼粉在DS2500F仪器上的近红外光谱通过传递可以替代MPA型仪器的原始光谱,间接实现了模型传递,且具有良好的适用性和共享性,可提高近红外预测模型的应用效率。     

基于正交信号校正的秸秆青贮饲料粗蛋白近红外分析模型传递方法

探讨了基于不同数据预处理方法的正交信号校正在秸杆饲料近红外光谱模型传递中的应用.以141个秸杆青贮饲料样品为研究对象,以其粗蛋白含量为目标参数,研究了基于无处理、局部中心化、全局中心化和Z-score标准化预处理方法的正交信号校正,在源仪器(SPECTRUM ONE NTS)和目标仪器1(ANTA-RIS)与目标仪器2(FOSS 6500)之间的模型传递效果.实验表明:对于两台傅里叶变换型近红外光谱仪,采用局部中心化、全局中心化和Z-score标准化预处理方法的正交信号校正均可成功实现模型传递,其中局部中心化和全局中心化法的作用效果基本一致,且优于Z-score标准化法.对于傅立叶变换和光栅型近红外光谱仪,全局中心化的作用效果明显优于其它3组处理效果,且只有全局中心化预处理的正交信号校正传递后的模型可用于实际预测.     

基于光谱比值分析的无标样近红外模型传递方法

测量环境及光谱仪台间差异导致近红外光谱(NIRS)模型传递到从机后,常产生较大误差。该文使用标准正态变量变换(SNV)+微分处理光谱消除光谱散射和基线漂移的影响,提出通过仪器间光谱信号比值分析筛选波长的方法(Screening wavelengths based on spectrum ratio analysis,SWSRA),选出仪器间一致性较好且样本间差异大的光谱特征波长,采用筛选出的波长信号建立待测性质的偏最小二乘近红外光谱定标模型。以80个玉米样品中水分、油、蛋白质含量及72个黄芩样品中黄芩苷含量的NIRS预测对该方法进行了检验。结果表明,SWSRA主机模型预测从机样品的各成分含量的平均相对误差均小于4.3%,明显优于全波长模型直接传递的结果,且其预测均方根残差RMSEP与文献报道的其他模型传递方法的结果相当或更优。SWSRA方法具有模型参数少、稳健、简便易行等优点,可以在同类型近红外光谱仪器之间实现模型的无标样传递。     

近红外光谱仪的研制

采用电荷耦合器件（ＣＣＤ）为检测器研制了近红外光谱仪,该仪器具有结构简单,无可移动光学部件,性能稳定和扫描速度快的特点,主要技术性能指标如重复性,分辨率,波长准确性和噪音都可以满意常规分析的要求。并配有基于化学计量学的分析软件。已有多家炼油厂中应用,其分析结果符合标准分析方法的要求。     

自适应小波算法用于近红外光谱的多元校正

实现了一种构建自适应小波滤波器的方法,并将其用于近红外光谱数据的多元校正。该方法根据一定的目标函数,针对信号的特性自适应地构造小波滤波器。用该法构建的滤波器对烟草样品的近红外光谱进行压缩,并将压缩后的数据采用偏最小二乘法建模,实现了烟草样品常规组分的定量分析。     

基于稳定一致波长优选的综纤维素近红外分析模型传递

以实现纸浆材综纤维素含量的近红外分析模型在3台不同型号光谱仪上共享为目标,提出SWCSS-UVE及SWCSS-CARS联用算法。即分别利用竞争性自适应重加权采样算法（CARS）和无信息变量剔除（UVE）算法,减少SWCSS方法中入选的无信息或信息少波长的不利影响,以提高模型转移精度,并与单独的SWCSS和分段直接标准化算法（PDS）以及斜率截距（S/B）算法校正后的传递结果进行比较。结果表明,通过SWCSS-UVE方法最终可从稳定一致光谱信号中进一步优选出91个波长建立模型,该模型能同时应用于2台从机所测量光谱的分析,预测标准偏差（RMSEP）分别从模型转移前的2.0114和9.4518下降到了1.5919与1.6818,优于SWCSS, SWCSS-CARS和PDS以及S/B算法的结果。这表明SWCSS-UVE算法可以有效剔除SWCSS方法中包含的无效波长,简化模型传递过程,提高模型传递效率和稳健性。     

小波多尺度分段直接校正法用于近红外光谱模型传递的研究

分段直接校正(PDS)算法是目前最常用的近红外光谱模型传递方法,但它在对整个谱区进行校正时,始终依赖大小不变的传递窗口.为了提高传递效果,本研究在PDS基础上提出了一种新的算法--小波多尺度分段直接校正法(WMPDS),用于混胺的近红外光谱模型传递,并详细讨论了模型的传递参数和传递结果.本算法首先对混胺的近红外光谱进行...     

波长筛选结合直接校正法用于近红外光谱模型传递研究

该文提出了一种新的传递方法模型--波长筛选结合直接校正法(WSDS).首先利用样品的性质信息筛选出最有代表性的波长点信息,然后用直接校正法消除这些信息中包含的仪器间差异,以预测标准偏差(SEP)考察模型传递的效果.利用此算法对航空煤油的近红外光谱分析模型在不同仪器之间进行传递研究.经WSDS校正后,对航空煤油密度预测的...     

模型诊断用于近红外光谱建模校正集中奇异样本的识别

由于校正集样本的质量决定校正模型的质量,校正集中奇异样本的检测在多元校正建模中具有非常重要的意义.本研究建立了一种用于近红外光谱多元校正建模时校正集中奇异样本的检测方法.本方法基于奇异样本的定义和偏最小二乘方法的原理,通过考察每个校正集样本在模型的每个因子(或主成分)中对模型的贡献,将与多数样本表现不同的样本识别为奇异样本.采用218个橘汁样本构成的近红外光谱数据进行了分析,结果表明,校正集中存在6个奇异样本,扣除奇异样本后,校正集的交叉验证均方根误差由16.870减小为4.809,预测集的均方根误差从3.688减小为3.332.     

高粱籽粒中多酚类物质的傅立叶变换近红外光谱分析

利用高效液相色谱(HPLC)法测定高粱籽粒中阿魏酸、原儿茶醛和花青素的含量,比色法测定总酚、总黄酮、缩合单宁的含量;运用偏最小二乘法建立NIR光谱与HPLC法和比色法分析值之间的多元校正模型,预测高粱籽粒中主要酚类物质的含量.结果表明,各成分近红外预测值与实测值之间的校正模型相关系数(R)、内部交叉验证均方差(RMSECV)、最佳主因子数分别为:总酚0.9737, 0.288, 4;总黄酮0.9660, 0.00671, 8;缩合单宁0.9558, 0.0289, 6;阿魏酸0.9818, 0.0391, 6;原儿茶醛0.9979, 0.0118, 5;花青素0.9977, 0.0523, 4;预测相对偏差(RSEP)分别为:总酚6.99%、总黄酮4.54%、 缩合单宁7.13%、阿魏酸2.68%、原儿茶醛5.46%、 花青素5.81%.结果表明,模型对样品NIR的预测值与其相应的化学值有较好的相关性,此模型可用来预测高粱籽粒中的各酚类物质的含量,在高粱优质育种和品质分析中具有广泛的应用价值.     

基于麻雀搜索算法结合深度前馈神经网络的近红外模型转移方法研究

该文提出了一种基于麻雀搜索算法结合深度前馈神经网络（SSA-DFN）的近红外光谱模型转移方法。使用深度前馈神经网络拟合不同仪器采集到的光谱之间的非线性函数映射,并将麻雀搜索算法用于网络各层连接权值和阈值的初始化,通过种群中个体位置的迭代更新,求得连接权值和阈值的最优初始值;通过多次调整深度前馈神经网络模型的超参数,使网络拟合效果趋于最优,最终确定转移函数。为验证方法的有效性,分别从烟叶近红外光谱谱图、主成分投影和预测结果的角度,将SSA-DFN方法与分段直接校正算法（PDS）、典型相关性分析算法（CCA）转移前后的效果进行了对比。结果表明SSA-DFN方法转移后的从机光谱与原主机光谱重合度最高,转移后主、从机总糖、烟碱含量的预测结果差异不显著,预测平均误差从8.32%、9.15%分别降至4.65%、4.82%,预测均方根误差（RMSEP）和决定系数（R2）等指标均优于PDS和CCA,取得了最佳的转移效果,可满足企业需求。结果表明该方法是一种有效的模型转移方法。     

迭代法在相思树近红外光谱分析中的应用

以相思树样本的克拉森木素含量为研究对象,利用多波长下的近红外光谱数据建立了若干个预测木素含量的子数学模型.使用加权平均值公式给出了木素含量的首次近似值.根据木素含量实验值与近似值之间所具有的较强线性关系,给出了建立近红外光谱数据预测模型的迭代法.模型的预测精度随迭代次数的增加而提高.本迭代法有望用于其它树木某些化学成分...     

近红外法分析二醋酸纤维丝束中的外油

研究了应用近红外漫反射技术测定二醋酸纤维丝束中的外油的新方法。在 1 1 0 0～ 2 50 0 nm范围内 ,采用偏最小二乘法 (PL S) ,对一系列标准样品与其近红外光谱进行回归 ,建立了二醋酸纤维丝束外油分析的数学模型。采用此模型进行二醋酸纤维丝束外油分析 ,具有分析速度快、样品制备简单等优点 ,且分析结果与传统分析方法有很好的一致性。