摘要：设计了一种新的进样装置,利用傅里叶变换红外光谱仪来获得油液光谱数据。采用在不含水的液压油中混入不同量水的方式制备待测油液样品,采集不同含水量油液在3 780～3 500cm-1波段的光谱并进行积分,得到该波段的吸收能量数据。分析实验数据发现,红外光谱的吸收能量与油液水含量之间满足二次曲线函数关系,拟合得到的二次曲线与实验数据之间的相对误差在0.01%量级。该方法可以作为一种用于定量测量船用机械油液含水量的有效方法,并指导开展相关基于中红外发光二极管和光电二极管能量吸收的传感器的研制。

摘要：随着生活和消费水平提高,消费者对于乳制品食品安全及品质的要求越来越高。原料奶质量直接影响乳制品的生产与消费安全,在牛奶收储及生产环节都需要对各种非法添加物进行严格检测,以保证产品质量。目前常用的检测方法主要以化学法与仪器分析方法为主,需要针对不同类型添加物设计前处理步骤,过程繁琐,检测效率低,无法满足实时在线需要。针对多种类掺假异常牛奶样品实时在线检测需要,研究了基于中红外光谱的非靶向检测方法。实验样品选择蒙牛公司六个奶质稳定的奶源地收集到的天然原奶样品,并配制含有多种掺假物的异常牛奶样品集。采集样品中红外光谱,并针对在线检测过程中的干扰来源,选择平滑滤波、多元散射校正、基线校正及归一化等预处理方法,提高光谱信噪比与一致性。为了提高非靶向模型识别准确度及稳健性,根据牛奶样品中红外光谱特征,选择无信息变量消除(MC-UVE)、无变量信息消除-连续投影(UVE-SPA)与竞争自适应重加权采样(CARS)三种方法,筛选原始光谱中的特征波长变量。在得到的不同特征波长变量组合的基础上,分别建立基于偏最小二乘判别(PLS-DA)及支持向量机(SVM)的鉴别模型,对多种掺假物异常牛奶样品进行非靶向鉴别。实验结果表明,SVM模型鉴别准确度优于PLS-DA,CARS方法筛选得到的变量组合应用于不同鉴别模型的效果均较优,与SVM模型结合对训练集与测试集的分类准确率分别达到97.84%与94.55%。分析特征波长变量分布可知,CARS方法筛选出的变量主要集中在异常牛奶样品光谱特征比较明显的区域。样品误分类结果表明,该模型组合可以较为准确识别异常牛奶样品,具有较好的特异性。研究结果表明,基于红外光谱技术建立非靶向鉴别模型可以实现多种异常牛奶样品快速准确识别,为牛奶掺假及生产过程在线检测提供了支持。

摘要：利用中红外光谱检测技术对甲醇汽油中的甲醇含量进行检测研究。由于中红外光谱易受外界环境干扰且数据量较大,为减小运算量并提高模型精度,采用无信息变量消除(UVE)法、竞争性自适应重加权取样(CARS)法以及遗传算法(GA算法)等来选择有效光谱波段,再建立对应的偏最小二乘(PLS)模型,最后分别建立PLS、UVEPLS、GA-PLS和CARS-PLS模型,探索最优的甲醇含量检测模型。结果表明:CARS-PLS模型效果最好,预测相关系数和预测均方根误差分别为0.978和1.177。CARS算法是一种有效提取甲醇含量的中红外光谱检测方法,采用中红外光谱检测技术测定甲醇汽油中的甲醇含量是可行的,可以有效简化运算模型,提高模型检测精度。

摘要：为快速鉴别5种蜂蜜(椴树蜜、荆条蜜、油菜蜜、洋槐蜜、荔枝蜜)的品种,首次提出了基于主成分分析(PCA)方法结合线性支持向量机(SVM)或最小二乘支持向量机(LSSVM)的中红外光谱法鉴别蜂蜜品种的新方法。用傅里叶变换中红外光谱仪测定5种蜂蜜样本的中红外光谱,并进行归一化预处理,然后用主成分分析降维方法分别提取经预处理后的光谱数据中的5维、10维、15维、20维特征数据,最后设计了线性SVM和基于网格搜索优化算法的径向基函数(RBF)的LSSVM分类器模型。利用不同分类器模型,识别未知蜂蜜样本光谱数据降维到不同维数的特征数据,并进行实验验证。结果表明:应用主成分分析降维方法降维到20维的特征数据在SVM和LSSVM分类器上的平均识别率均高于97%,最高识别率均可达到100%,且稳定性很好;利用较低维数数据进行分类时,LSSVM分类器比SVM的识别精度更高,稳定性更好。研究证明将中红外光谱与线性SVM或LSSVM结合用于快速鉴别蜂蜜品种是可行的。

摘要：市场中可食用蛋白类产品掺假现象屡禁不止,部分不良商家往产品中掺入淀粉、植物性蛋白和氮素等物质,借此降低生产成本,各种掺假问题层出不穷。因此,利用现代先进的科学技术和仪器,设计出快速、高效、高质量的掺假检测方法有着重要的研究价值。本文选取乳制品和谷物作为可食用蛋白类产品的典型代表,对现代光谱技术中的近红外光谱、中红外光谱和高光谱成像技术进行全面综述,总结以上检测方法在蛋白类产品掺杂检测中的应用现状与研究进展,以推动蛋白质类产品掺杂检测技术的发展,切实保障食品质量安全。The phenomenon of adulteration in edible protein products available in the market remains a persistent issue despite repeated prohibitions. Some unethical merchants add substances such as starch, plant-based protein, and nitrogen to their products with the intention of reducing production costs. Consequently, various adulteration problems continue to emerge. Therefore, employing modern advanced scientific technologies and instruments to design fast, efficient, and high-quality adulteration detection methods holds significant research value. In this paper, dairy products and grains are selected as typical representatives of edible protein products. A comprehensive review is conducted on the application status and research progress of near-infrared spectroscopy, mid-infrared spectroscopy, and hyperspectral imaging techniques in modern spectroscopic technology for the detection of protein product doping. The objective is to promote the development of protein product doping detection technology and effectively ensure food quality and safety.

摘要：苯作为挥发性有机化合物(VOCs)的重要组成部分,其大气污染状况日益引起人们的关注,中红外波段通常是分子的基频指纹吸收区,已成为痕量气体检测的重要波段,而差分吸收激光雷达是探测大气痕量气体的重要手段,故针对区域性苯浓度实时遥感问题,提出基于中红外带间级联激光器(ICL)的探测大气苯浓度路径积分型差分吸收(IPDA)激光雷达系统。首先,在分析IPDA激光雷达的探测原理的基础上,构建了IPDA激光雷达的反演算法及其误差分析模型。其次,详细分析来自HITRAN数据库的中红外3100 cm^(-1)附近苯以及主要干扰气体(如HCl,CH_(4)和H_(2)O)的吸收光谱,结合HCl和CH_(4)着重考虑了H_(2)O对探测结果的影响,选择IPDA激光雷达的测量波长和参考波长分别为3090.89和3137.74 cm^(-1)。再次,基于两个连续波ICL,设计了探测大气苯浓度IPDA激光雷达系统,并可通过控制温度和驱动电流调谐激光器的输出波长,使其波长分别稳定在强吸收谱区和弱吸收谱区,并设计了基于中红外衍射光栅的光谱分光子系统,以实现双波长接收信号的同步探测。最后,基于标准大气模型,仿真分析了不同路径长度、能见度和水汽浓度情况下激光雷达的探测性能,并搭建中红外波段检测气体池开展了测试实验,以验证该IPDA激光雷达系统的可行性。仿真及实验结果分析表明,当大气能见度为5 km,水汽浓度低于0.4%时,苯的浓度路径积(CL)在0.1~24 mg·m^(-3)·km范围内探测的相对误差优于10%,而苯的CL为5 mg·m^(-3)·km时探测相对误差优于1%;初步实验测试了中外红波段差分吸收激光雷达探测的线性相关系数R^(2)约为98.7%。

摘要：中红外光谱和近红外光谱具有快速、无污染、无破坏性特点,是对物质成分进行定量分析的有力工具。2种红外光谱又各具特色,从光谱产生机制、光谱分析模型和光谱仪器设计等角度进行分析对比,探讨2种光谱的各自优势和不足,为实际工作中光谱的选择提供依据。以烃源岩岩屑为研究对象,用中红外光谱和近红外光谱分别进行了分析。结果表明,当用小波多尺度正交校正方法对原始光谱进行预处理后,可明显提高近红外光谱分析模型的准确性和稳定性,得到与中红外光谱分析模型相一致的结果。

摘要：利用傅里叶变换红外光谱仪和拉曼光谱仪,对间位芳纶和对位芳纶进行定性鉴别。结果表明:中红外光谱法可以对芳纶进行初步鉴别,间位芳纶和对位芳纶在波数为1437~1706cm^-1时存在着区别,在1640cm^-1和1530cm^-1附近分别为酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带,间位芳纶在酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带处均分裂为双峰,而对位芳纶仅在酰胺II带处分裂为双峰,在酰胺I带仍保持单峰;在远红外波段,间位芳纶在波数分别为248.77,281.56,331.70,352.91,408.84,457.05cm^-1附近出现明显的特征吸收峰,对位芳纶在波数分别为250.70,343.27,377.98,443.55cm^-1附近出现明显的特征吸收峰;在拉曼光谱图中,两种芳纶产生了不同数量的振动峰,其中,在拉曼位移为1002cm^-1处,间位芳纶有明显的苯的环呼吸振动峰,而对位芳纶却没有,在拉曼位移为1214~1380cm^-1,1380~1460cm^-1时,间位芳纶和对位芳纶的拉曼振动峰存在着明显的区别。根据对间位芳纶和对位芳纶在中红外光谱、远红外光谱和拉曼光谱中的振动特征峰进行分析,可以快速、准确地对其进行鉴别。

摘要：采用变温中红外光谱技术对次碳酸铋的分子结构和热变性进行研究,为次碳酸铋的应用研究提供重要的科学依据。试验发现:次碳酸铋的主要官能团CO_(3)分子的红外吸收模式主要有不对称伸缩振动模式、对称伸缩振动模式、面外弯曲振动模式和面内弯曲振动模式四种;在303~573 K温度范围内,CO_(3)对应的吸收强度及频率都有明显的改变。

摘要：对纳米级羟基磷灰石的结构及热变性进行研究可为其应用开发提供重要的科学参考。采用三级中红外光谱技术对纳米级羟基磷灰石的结构、热变性及主要官能团的热变性机理进行了研究,结果发现:其红外吸收模式主要包括OH伸缩振动模式、PO_(4)不对称伸缩振动模式和PO_(4)对称伸缩振动模式;在303~573 K温度范围内,不同伸缩振动模式对应的红外吸收频率和强度均发生明显改变;随着测定温度的升高,羟基结构缔合作用减弱,且与游离羟基结构存在着一定的平衡。