第33卷，第4期 2013年4月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
近红外等效光谱测量方法研究王智宏，刘杰，孙玉洋，滕
飞，林君”
吉林大学仅器科学与电气工程学院，吉林长春130026
Vol. 33,No. 4,pp963-967
April,2013
摘要便携式近红外光谱仪器测量低反射率或透过率样品的漫反射率或透过率光谱时，由于仪器噪声的影响，光谱数据小、信噪比低，即使采用降噪数据处理，所得光谱数据仍无法满足分析精度的要求。因此研究了近红外等效光谱测量方法：根据低反射率或透过率样品在常规测量条件下反射信号的强度，增大仪器测量时光源电流以增大样品扫描信号、减小参比反射或透射光强以避免参比信号超量程，并计算得与常规测量方法相同的等效光谐，以提高样品近红外反射率或透过率光谱数据的信噪比。理论分析和实验结果表
明采用近红外等效光谱测量方法，可获得与常规测量方法的光谱数据相同、且信噪比增大的等效光谱。关键调便携式近红外光谱仪器；等效光谱；测量方法；信噪比；光源亮度可控
中图分类号：0657.33
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2013)04-0963-05
1等效光谱测量原理
近红外光谱（760～2526nm)主要是有机分子中含氢基团(包括C-H，N-H和OH等)的倍额与合吸收光谱，可获得物质的分子结构、组成、状态等信息()，便携式近红外光谱仪器能够充分发挥近红外光谱分析绿色环保（不破坏样品、不用试剂、不污染环境）、方便快捷（可直接对目标进行现场和原位测定、分析速度快)的优势(33)，因此广泛应用于农业.5)、生物(%、石油化工()和地质(%.)等领域的在线和现场测量与生产控制。
便携式近红外光谱仪器最基本的要求是准确地获得能够反映样品分子特性的光谱数据。由于仪器噪声的影响，数值不同的光谱数据信噪比不同。以反射率为例，样品的反射率越小，光谱数据的信噪比越低。若采用常规的数据消噪处理(12)，将会降低光谱数据的准确性。而光谱数据的信噪比和准确性直接影响近红外光谱分析的精度。所以在仪器本身的固有噪声无法避免的情况下，如何采取措施减小光谱数据的噪声以提高分析精度，是值得关注的间题。因此提出等效光谱测量方法：对低反射率或透过率样品（反射率或透过率小于0.1)的测量信号适当增大扫描时的光源强度、更换测量参比来获得等效光谱，从面提高低反射率或透过率样品光谱数据的信噪比。
收稿日期：2012-09-09，修订日期：2012-11-21
以自制便携式光栅扫描型浸反射近红外光谱仪（型号
PISA-S)[3]为例进行研究。 1.1光谱数据常规测量
PISA-S采用光源调制，单光路单色器分光，积分球或光纤探头漫反射取样，传感器及信号采集处理控制单元进行光电、数模转化、数据处理和系绕控制。其结构框图见图1虚框部分除外）。光源产生的复合光，经过切光器进行调制、单色器分光后得到指定波段的近红外扫描光束。扫描光束经取·样器与被测对象作用后，由取样器进人传感器及光谐信号采集处理控制单元转换放大为电信号、转换为数字信号并进行计算和处理，得到被测对象的测量信号。分别以背景、参比、样品为测量对象进行扫描，得背景、参比、样品测量信号的
控制电压亮度可控稳流单元
光源系统
样品
取样器单色器
传感器及信号采集处理控制单元
Schematic diagram of PISA-S and experimental sysytem
Fig1
基金项目：吉林省科技发展计划项目(20116014)，国家潜在油气资源（油页岩探开发利用)产学研用合作创新项目子课题(OSR-02-04)资助作者简介：王智宏，女，1968年生，青林大学仪器科学与电气工程学院教授
e-mail: zhwang@jlu edu. cn
*通讯联系人
万方数据
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