基于近红外光谱技术的保水剂吸水倍率快速测定新方法

[目的]基于近红外光谱技术,研究保水剂吸水倍率的快速测定新方法。[方法]通过近红外光谱技术结合偏最小二乘法,对9种聚丙烯酰胺型保水剂的吸水倍率进行研究.[结果]保水剂样品光谱数据采用一阶导数法预处理后,应用PLS法建模预测效果最佳。真值与预测值的决定系数达99．55％,模型预测准确率都在96％以上,可应用于生产实践。[结论]应用近红外光谱技术结合PLS法可以准确预测出保水剂的吸水倍率,是一种快速、无损、环保的新方法。     

生姜水分含量的可见-近红外光谱检测

近红外光谱技术具有简便、快速和无损检测等优点,应用可见-近红外光谱方法建立生姜水分含量(moisture content)的预测模型.利用可见-近红外光谱仪采集308个生姜的光谱,其光谱范围是350～1 800 nm.分别采用一阶导数(FD)、二阶导数(SD)、标准正交变量变换(SNV)和多元散射校正(MSC)4种方法对光谱进行预处理,结合偏最小二乘法(PLS),分别在430～1 000 nm、1 000～1 800nm、430～1 800 nm 3个波段建立生姜水分含量的PLS预测模型.对实验结果进行分析表明,在波段范围430～1 800 nm使用一阶导数预处理方法建立的PLS模型最优.其验证组的相关系数为0.975 1,预测组的相关系数为0.959 7.结果表明,可见-近红外光谱可以准确、快速地对生姜的含水量进行检测.     

应用近红外光谱分析技术定量检测植物油脂肪酸含量的研究

[目的]建立一种简单、快速、准确且无损的脂肪酸含量的定量检测方法。[方法]应用近红外光谱分析技术快速准确定量检测植物油中3种脂肪酸含量,采用偏最小二乘法PLS建立植物油中3种脂肪酸(油酸、亚油酸、亚麻酸)含量的近红外定量分析模型,并对比分析了10种光谱预处理方法对植物油中3种脂肪酸含量定量分析校正模型结果的影响。[结果]一阶导数(FD)结合多元散射校正(MSC)法的光谱预处理效果最优,经FD+MSC法预处理后采用PLS建立的植物油脂肪酸含量检测的校正模型,对油酸的验证决定系数R2为0.969 3,预测标准差RMSEP为1.3%;对亚油酸的验证决定系数R2为0.960 6,预测标准差RMSEP为1.66%;对亚麻酸的验证决定系数R2为0.973 1,预测标准差RMSEP为0.479%。[结论]研究表明,所建模型可较好地检测植物油中油酸、亚油酸、亚麻酸含量。     

长波近红外光谱在土壤总氮分析与稳定性中的应用

[目的]通过定标集、预测集、检验集的建模过程,采用偏最小二乘(PLS)方法结合波段选择建立土壤总氮快速分析的近红外(NIR)光谱模型。[方法]为了避免模型评价失真,基于随机性、相似性和稳定性,提出一种严谨的建模体系。将全谱扫描区(400～2 498nm)分成可见区(400～780 nm)、短波近红外区(780～1 100 nm)和长波近红外区(1 100～2 498 nm)。[结果]经过比较、检验,结果表明长波近红外达到了最好的模型效果和稳定性,最优PLS因子数为8,检验的预测均方根误差(V-SEP)和预测相关系数(V-RP)分别为0.118 g/kg和0.857,得到客观、稳定的预测模型。     

基于NIR及PLS-PCR-SVR预测森林土壤有机碳含量

森林土壤有机碳含量是表征林地土壤营养状况的重要指标,该文建立了土壤有机碳含量的近红外光谱定标模型,并比较了偏最小二乘法（PLS）、支持向量机回归（SVR）、主成分回归（PCR）3种建模方法及Savitzky-Golay平滑＋多元散射校正、Savitzky-Golay平滑＋一阶导数、Savitzky-Golay平滑＋二阶导数、Savitzky-Golay平滑＋多元散射校正＋一阶导数、Savitzky-Golay平滑＋多元散射校正＋二阶导数5种光谱预处理方法对土壤有机碳含量定标模型精度的影响,同时进行了波段优选。结果表明：当光谱区域为1 380～1 450 nm,1 800～1 950 nm,2 050～2 300 nm,光谱数据采用Savitzky-Golay平滑＋多元散射校正＋一阶导数预处理,采用PLS的建模方法,主成分数为8时,建立的校正模型预测效果最佳。校正模型的R、RMSE、SEC分别为0.805 2、0.512 2、0.512 5;预测模型的R、RMSE、SEP分别为0.768 1、0.514 3、0.514 6。因此,利用近红外光谱技术可以实现土壤有机碳含量的快速估测,为林区实时、大面积、快速测定森林土壤有机碳含量提供了技术可行性。     

结合WT预处理的近红外光谱PLS算法预测鲜枣糖度

[目的]研究结合WT预处理的近红外光谱PLS算法模型预测鲜枣糖度的方法。[方法]用S-G、MSC、FD、SD、WT和WT＋MSC 6种预处理法,SMLR、PCR和PLS 3种算法模型,对60个鲜枣样品的近红外光谱数据进行预处理、糖度预测和建模精度分析,建立最佳算法的数学模型。[结果]在鲜枣糖度近红外光谱预处理阶段引进小波变换方法去除导数光谱噪声,得到了很好的去噪效果。不同的小波函数、分解尺度使消噪的结果有所不同。与常见的光谱预处理法相比,在选用db4-3小波函数、默认阈值情况下,采用WT＋MSC预处理及建模算法为PLS时所建立的模型最好,其相关系数R为0.919 02,校正集标准差RMSEC为0.863,预测集标准差RMSEP为1.71。[结论]结合小波变换预处理的PLS算法模型可有效预测鲜枣糖度,改善模型的预测精度。     

贵州复烤片烟中水溶性糖和烟碱近红外速测定量模型的建立

[目的]建立复烤片烟中水溶性糖和烟碱含量的近红外速测定量模型。[方法]基于近红外光谱法,选取各等级片烟样品共284个,使用偏最小二乘法(PLS)建模,定量分析贵州主要产区的复烤片烟中的水溶性糖(总糖、还原糖)和烟碱含量。人工确定光谱区间为9 002.45~4 069.19 cm~(-1),采用一阶导数结合Savitzky-Goly(SG)平滑滤波进行光谱预处理。考察了模型精密度,并将标准方法和近红外方法测得的结果进行了对比。[结果]复烤片烟中的总糖、还原糖、烟碱3种成分预测模型的相关系数r分别为0.996 8、0.987 2、0.9951,交互验证均方差(RMSECV)分别为0.354、0.558、0.067。[结论]模型精密度良好,2种方法不存在显著差异,近红外方法适合烟草中的水溶性糖和烟碱快速定量分析。     

便捷式近红外光谱仪在土壤养分中的预测研究

采集位于云南省昆明、安宁、弥勒3个地区的350份土壤样品,利用便携式近红外光谱仪进行光谱的扫描并构建全氮、全钾、全磷和有机质4项养分的近红外预测模型。结果表明,在950～1 650 nm,不同地区的土壤样品光谱的轮廓较为接近;全氮、全磷、有机质的最佳预处理方法为一阶导数,全钾的最佳预处理方法为标准正态变量变换(SNV),光谱数据经过预处理后可提高模型的预测能力,并降低模型的复杂度;在土壤养分的PLS预测模型中,全氮、全钾、全磷和有机质的决定系数(R²)分别为0.789 9、0.910 8、0.947 0和0.833 6,RPD值分别为2.108、2.903、3.938和2.238,模型的拟合效果和预测能力均较好,基于便携式近红外光谱分析技术能实现对土壤养分含量的预测。     

基于近红外光谱法快速检测藜麦纤维含量（英文）

[目的]探索一种快速测定完整藜麦籽粒纤维含量的方法。[方法]采集100个藜麦样品的近红外光谱,运用近红外光谱分析技术建立数学模型并进行预测。[结果]在10 000~4 000cm~(-1)波长范围内,运用一阶导数+矢量归一化光谱方法进行预处理,结合化学方法所得数据建立藜麦粗纤维近红外定量模型,校正和预测效果最佳,所得的粗纤维近红外定量模型的交叉验证决定系数(R~2cv)为0.884 8,外部验证决定系数(R~2val)为0.876 1。[结论]以完整藜麦籽粒为样品所建立的纤维NITS模型可用于藜麦纤维含量的快速检测。     

基于样本挑选和不同偏最小二乘方法的近红外光谱玉米淀粉组分校正模型的研究

[目的]获得精度高、鲁棒性强的玉米近红外光谱淀粉组分检测模型。[方法]用一阶导数和Savitzky．Golay平滑对玉米1300～2298nlTl近红外光谱进行预处理,而后分别以RS（random sampling）、KS（Kennard Stone）、Duplex、SPXY（sample set partitioning based on joint x-y distance）方法选取最佳校正集样本集合,最后分别用PLS（Partial Least Squares）、iPLS（intervalPLS）和siPLS（synergy interval PLS）方法建立校正模型。[结果]采用sPXY方法选取有代表性的校正集合样本,以siPLS方法所建立的近红外光谱玉米淀粉组分校正模型最优,校正样本集合中r为0．9917,RMSECV为n1073,预测样本集合中r达到了0．9944,RMSEP为0．0814。[结论]SPXY-siPLS方法建立的近红外光谱玉米淀粉组分校正模型,不但可以减小参与建模的数据规模．而且缩短了运算时间．预测能力和精度也均得到提高。     

基于近红外光谱法快速检测藜麦纤维含量

[目的]探索一种快速测定完整藜麦籽粒纤维含量的方法。[方法]采集100个藜麦样品的近红外光谱,运用近红外光谱分析技术建立数学模型并进行预测。[结果]在10 000~4 000 cm~(-1)波长范围内,运用一阶导数+矢量归一化光谱方法进行预处理,结合化学方法所得数据建立藜麦粗纤维近红外定量模型,校正和预测效果最佳,所得的粗纤维近红外定量模型的交叉验证决定系数为0.884 8,外部验证决定系数为0.876 1。[结论]以完整藜麦籽粒为样品所建立的纤维NITS模型可用于藜麦纤维含量的快速检测。     

近红外光谱法快速测定烟草中的常规化学成分含量

[目的]探讨近红外光谱法快速测定烟草中的常规化学成分含量.[方法]采用近红外光谱技术,选取单品种样品681个,结合偏最小二乘法(PLS),定量分析了烟草中总氯、烟碱、总钾、总糖、还原糖及总氮含量,并用实际样品对模型进行了验证.[结果]使用偏最小二乘法(PLS)为建模方法,建立了烟草中6种常规化学成分:总氯、烟碱、总钾,总糖、还原糖及总氮的近红外预测模型.6种组分最佳PLS预测模型的相关系数r分别为0.977 4、0.992 7、0.982 1、0.986 0、099 1和0.975 0.交叉检验的均方差(RMSECV)分别为0.057、0.126、0.160、1.170、0.994和0.127.[结论]所建模型精密度良好,近红外光谱法与行业标准方法所测值不存在显著差异,近红外光谱模型可以快速预测烟草中总氯、烟碱、总钾、总糖、还原糖及总氮的含量.     

基于近红外光谱法快速检测藜麦纤维含量

[目的]探索一种快速测定完整藜麦籽粒纤维含量的方法.[方法]采集100个藜麦样品的近红外光谱,运用近红外光谱分析技术建立数学模型并进行预测.[结果]在10 000～4 000cm-1波长范围内,运用一阶导数+矢量归一化光谱方法进行预处理,结合化学方法所得数据建立藜麦粗纤维近红外定量模型,校正和预测效果最佳,所得的粗纤维近红外定量模型的交叉验证决定系数(R2cv)为0.884 8,外部验证决定系数(R2val)为0.876 1.[结论]以完整藜麦籽粒为样品所建立的纤维NITS模型可用于藜麦纤维含量的快速检测.     

基于近红外光谱的阿克苏红富士苹果毒死蜱农药残留量检测

为探索一种检测红富士苹果毒死蜱农药残留的方法,利用4 000~10 000 cm~(-1)波段的近红外光谱仪对喷洒不同体积分数毒死蜱农药的苹果样品进行原始光谱数据采集,利用多种方法对原始光谱进行预处理,建立偏最小二乘法(partial least squares,简称PLS)模型进行预测分析。结果表明,近红外光谱对喷施不同体积分数毒死蜱的红富士苹果样品具有敏感性,而对无农药样品检测精确度较低。进一步删除空白对照组数据进行建模预测,结果表明,当采用一阶导数(first derivative,简称FD)预处理时结果最好,R=0.987 9,预测标准差(简称SEP)为0.173 6,交互验证预测均方差(简称RMSECV)为0.120 5,准确度为0.923 4,说明近红外光谱能够较好地预测毒死蜱农药残留,为阿克苏红富士苹果毒死蜱农药残留的检测探索出一种新方法。     

SPA-PLS和GA-PLS算法预测胡杨叶片含水量的对比

采用Savit Zky-Golay一阶导数法,分析叶片含水量对近红外光谱吸收谱的影响特征,建立综合利用多波段信息的作物叶片含水量预测模型。通过使用一阶导数法对胡杨叶片近红外光谱信息进行预处理,然后分别采用连续投影算法(SPA)和遗传算法(GA)筛选特征波长,建立并比较偏最小二乘回归(PLS)模型对含水量的预测效果,研究胡杨叶片含水量与叶片光谱信息的关系。试验结果发现,经过一阶导数预处理的光谱数据建模预测结果要优于原始光谱,并且SPA-PLS算法的回归预测结果要优于GA-PLS算法,其中基于一阶导数光谱使用SPA-PLS和GA-PLS算法的建模预测评价指标RMSPCV、RMSEP、Precision、r分别是0. 026 633、0. 014 391、0. 981 23、0. 793 63和0. 033 348、0. 019 726、0. 975 13、0. 758 38,预测变量数分别是18、29个。说明基于一阶导数光谱使用SPA-PLS算法可实现胡杨叶片含水量信息的准确估测,数据优化筛选是可行的,有效提高了测量精度,减少了建模变量。     

赣南脐橙叶片含水量和叶绿素含量的近红外检测

[目的]得到一种快速检测叶片含水量和叶绿素含量的定量估计模型。[方法]选取88片赣南脐橙叶片作为研究对象,运用近红外光谱技术检测叶片含水量和叶绿素含量2个指标。通过6种不同预处理方法(SG/MSC/1st D/2nd D/SNV/Baseline)在全波段4 000~12 000 cm-1范围内建立了叶片含水量和叶绿素含量的PLS、PCR和LS-SVM定量检测模型。[结果]试验得出,在预测叶片含水量的模型中,PLS、PCR和LS-SVM预测效果整体相差不大,其最优的预测模型是使用PLS建模,其中RP=0.985,RMSEP=0.023。在预测叶片叶绿素含量的模型中,3种方法预测效果相差不大,最优预测模型是MSC-LS-VSM,其中RP=0.933,RMSEP=0.23。[结论]研究表明,应用近红外光谱技术对赣南脐橙叶片含水量和叶绿素含量的快速检测具有可行性。     

基于近红外光谱法预测杨木的综纤维素含量

为快速测定人工林杨木的综纤维素含量,按国家标准测定了42 个杨木木材样品的综纤维素含量,并用近红 外光谱仪测定相应的光谱。在350 ~ 2 500、1 300 ~ 2 050、2 050 ~ 2 500 nm 3 个不同的光谱区域,采用未处理、 Baseline、一阶导数、二阶导数等光谱预处理方法,再用PLS1、PLS2、PCR 3 种不同建模方法建立相应的校正模型与 交互验证模型。结果表明:当光谱区域为1 300 ~2 050 nm、光谱数据未进行预处理、采用PLS1 的建模方法、主成分 数为8 时,建立的校正模型有最佳预测效果;采用建立的模型对未参与建模的样本进行预测,预测结果与实测结果 间的相关系数为0.818 8。      

基于PCR和PLS的沙棘汁品种近红外光谱研究

建立可见-近红外漫反射光谱与沙棘汁品种之间的数学模型,以评价可见-近红外漫反射光谱技术快速检测沙棘汁品种。采用美国ASD公司的FieldSpec3光谱仪对三种不同品种的沙棘汁进行光谱分析,各获取30个样本的光谱数据,对原始光谱进行一阶微分和二阶微分预处理,并利用偏最小二乘法(PLS)数学校正方法对三种不同预处理的光谱数据建模。结果表明,采用二阶微分预处理数据,应用PLS方法建模较好,其校正模型相关系数为0.9992,均方根误差为0.0317;采用主成分回归(PCR)和偏最小二乘法(PLS),对沙棘汁的二阶微分数据进行分析比较,结果也表明,基于二阶微分数据,应用PLS方法建模较为理想,其预测集的相关系数为0.9988,所测预测样本的均方根误差为0.0392。近红外光谱可作为一种快速、有效的无损检测方法来识别沙棘汁的品种。     

香砂胃苓丸混合终点在线监测及质量评价近红外模型的建立

[目的]利用近红外光谱技术,快速判断香砂胃苓丸中间体的混合终点。结合高效液相色谱分析方法,建立中间体的近红外光谱模型,实现香砂胃苓丸中间体质量的快速评价。[方法]采用声光可调-近红外光谱(AOTF-NIR)技术,通过主成分分析法和移动窗标准偏差法判断中间体的混合终点。采用高效液相色谱法,检测35批香砂胃苓丸中间体中橙皮苷的含量,即得化学值。利用SNAP光谱软件进行光谱采集,以一阶导数法和平滑滤波系数法进行光谱预处理。采用The Unscrambler分析软件,将近红外光谱图与含量化学值相关联,以偏最小二乘法(PLS)和交叉-验证法(cross-validation)建立香砂胃苓丸中间体中橙皮苷含量的定量校正模型。[结果]香砂胃苓丸中间体在40 min时基本达到混合终点,且近红外光谱预测值与化学值混合终点的结果一致。香砂胃苓丸中间体中橙皮苷定量模型内外部验证相关系数均大于0.90,校正均方根偏差(RMSEC)为0.132 9,预测均方根偏差(RMSEP)为0.155 3,定量模型的外部验证结果相对标准偏差(RSD)均小于5%,表明橙皮苷含量预测值准确性较高。[结论]声光可调-近红外光谱技...     

基于可见/近红外光谱对不同产地晋虞1号桃SSC含量的检测研究

[目的]本文利用可见/近红外光谱定量检测山西省不同产区晋虞1号桃的可溶性固形物(Soluble solids content,SSC)含量,旨在建立一个简单有效、适应性能好的校正模型为后续在线检测设备的开发与利用提供模型参考。[方法]采集3个产区桃的可见/近红外漫反射光谱,选择不同的预处理方法消除客观因素对原始光谱的影响,比较发现SG平滑+多元散射校正(multiplicative scatter correction,MSC)预处理方法建模结果最优。采用Kennard-Stone算法以3∶1比例划分样品集,其中校正集270个用于建立PLS模型,预测集90个用于评价模型性能。为了简化模型运算量、提高模型预测性能使用蒙特卡罗无信息变量消除(Monte Carlo uninformative variables elimination,MCUVE)与连续投影算法(Successive projection algorithm,SPA)相结合筛选有效特征波长。最后,比较了偏最小二乘(Partial least squares,PLS)算法所建单一产地和混合产地下晋虞1号桃SSC含量可见/近红外光谱模型的预测能力。[结果]与单一产地和两两混合产地模型相比,混合3产地桃校正集样本建立的模型预测效果最好,预测的相关系数(Rp)和预测的均方根误差(RMSEP)分别为0.949和0.652°Brix。[结论]利用多个产地的晋虞1号桃样本建立的混合模型具有较强的包容性,可提高对晋虞1号桃SSC含量的预测精度,减小产地差异对SSC含量可见/近红外光谱检测的影响。本文可为山西省内晋虞1号桃内部品质SSC含量的无损检测模型提供了理论基础。