第32卷，第2期 2012年2月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.32,No.2,pp491-495 February，2012
基于多维漫反射光谱技术的复杂混合溶液成分检测
李刚，熊婵，赵丽英，林凌，悠颖”，张宝菊2·
1.天津大学，精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072 2.天津师范大学物理与电子信息学院，天津300387
摘要为了进行复杂混合溶液的成分检测，该文提出了一种基于多维漫反射光谱技术的浓度检测方式，通过信号中携带的不同成分的多种光学性质来进行分析。实验设计了基于超连续谱激光光源、精密电控平
溶液，分别测量距其人射点1.5～13mm(间隔0.5mm)范围内的24点漫反射光谱信号，以偏最小二乘回归算法对单点和多点浸反射光谱信号进行建模与预测。得到建模精度最高的为距离入射位置最近的1点～13 点对应的光谱信号所建立的模型，预测精度最高的为距离人射位置最近的1点～7点对应的光谱信号所建立的模型。结果表明，增加不同位置信息的光谱信号，能够提高光谱的信噪比，与传统光谱技术仅利用吸光度或反射率等单一光学性质的方法相比，增加了被测物质收射特性的影响，利用被测物质多种光学性质的变
化提高了建模及预测的精度，为基于多维光谱的复杂混合溶液检测提供了基础。关键词复杂混合溶液；多维漫反射光谱；成分分析；偏最小二乘回归
DOl; 10.3964/j.issn.1000-0593(2012)02-0491-05
中图分类号：R318.5
引言
文献标识码：A
化妆品以及染料等，复杂混合溶液正是具有与漫反射光谱所研究的对象相吻合的一些性质，如浑浊、不透明、散射特性明显以及组成成分复杂多样，难以用传统的光谱检测方法进
光谱分析技术广泛应用于农业、医学、食品和环境科学等领域。如Assadia等利用石量炉原子吸收光谱法研究分散液液微萃取技术所制备的样品，测定了水中的锰离子含量，张建等利用同步荧光光谱法测定了表面活性剂在水溶液中的临界胶束浓度("；Wang等研究了基于中红外光谱的多变量分析技术在生物医学诊断上的应用(国)。Chen等利用近红外与模式识别相结合的方式来鉴别灵芝的种类； Sheng等运用近红外漫反射光谱结合树脂吸附技术，测定了稀溶液中的铜、钻、镍等离子含量(5)，章海亮等运用近红外漫反射的方式无损检测了梨的果糖度及pH值，所测相关系数分别为0.9285和0.8584[9]，Vishwanath等利用稳态漫反射光谱技术研究了小鼠肿瘤模型，并应用于检测头部和颈部癌症("，Rajaram等利用在体漫反射光谱研究了微血管内的色索作用，有望用作皮肤癌的诊断参数(8。没反射光是分析光进入样品内部后，经过多次反射、折射、衍射、吸收后返回表面的光，负载了样品结构和组成信息。浸反射光谱测量方式的优势在于，可以测量不透明的物质，如奶油、果酱、
行测量。
为了进行复杂混合溶液的成分分析，本实验通过增加被测物质信息量的方式，利用被测物质多种光学性质的变化来提高复杂混合溶液检测中建模及预测的精度。实验中除了采集传统的漫反射光谱，同时利用被测物质散射特性的影响来增加被测物质所携带的信息量，即采集距离人射点不同位置所对应的漫反射光谱信号，与对应的复杂混合溶液（本文中为组织模拟液Intralipid-20%)的体积百分数进行建模，实验表明，该多维漫反射光谱技术能够提高复杂混合溶液成分分析的精度。
实验部分
设计了多维漫反射光谱的实验装置，利用组织模拟液 Intralipid-20%作为母液，用蒸馏水与其配制体积百分数 1%～20%的溶液，共20组，实施对样品的多维反射光谱实验。
收稿日期：2011-05-30，修订日期：2011-09-06
基金项目：国家自然科学基金项目（30973964)和天准市应用基础及前沿技术研究计划项目(11JCZDJC17100，10JCYBJC00400)资助
作者简介：李刚，1959年生，天津大学精密仪器与光电子工程学院教授
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