傅里叶变换红外光谱技术评估玉米器官含氮量的可行性研究

探究傅里叶红外光谱(FTIR)技术评估作物器官含氮量的可行性,对快速掌握作物氮素状况、优化氮肥管理具有重要意义。利用低分子量较少的腐植酸(HA1)和低分子量较多的腐植酸(HA2)开展玉米水培试验,通过设置不同的腐植酸浓度短期内获得了器官氮素含量差异较大的植物样品;在测定/采集玉米各器官含氮量与FTIR光谱数据的基础上,利用主成分分析方法探究了玉米各器官含氮量与FTIR特定波数吸光度的相关性,以明确可用于评价玉米样品含氮量的FTIR特征参数。结果显示:(1)不同浓度HA1与HA2对玉米各器官含氮量产生了差异化影响,表现为2.5 mg·L^(–1)HA1显著提高了叶片、茎秆及根系的含氮量(P<0.05),含氮量较对照分别提高20.8%,19.9%以及64.2%,但各器官含氮量随HA1浓度的提高呈降低趋势,当HA1浓度达到25 mg·L^(–1)时,各器官含氮量均低于对照;HA2整体上提高了各器官的含氮量,其中显著提高了根系含氮量,提高幅度达到了35.0%~45.4%。(2)不同浓度HA1与HA2对玉米各器官在1 051.0、1 159.0、1 247.7、1 635.3、1 650.8、1 731.8以及2 919.7 cm^(–1)处FTIR吸光度的影响与含氮量相似,即各浓度HA2与低浓度HA1可提高玉米器官蛋白质、脂类、糖类等有机组分的含量。(3)主成分分析结果表明,与叶片含氮量高度相关的3个特征波数分别为1 635.3、1 247.7以及1 159.0 cm^(–1);茎秆为1 650.8和1 159.0以及1 247.7 cm^(–1);根系为1 635.3、1 650.8以及1 159.0 cm^(–1),即比较玉米各器官上述波数处FTIR的吸光度可用于评估玉米样品的含氮量,吸光度越高,含氮量越高。通过比较玉米各器官FTIR特定波数处的吸光度可以初步评估不同农艺措施对玉米各器官含氮量的影响,这为将来FTIR在植物氮素营养诊断方面的应用提供了重要参考。

近红外与傅里叶变换红外光谱技术对麦麸固体发酵饲料中不同成分的监测研究

为实现光谱技术对麦麸固体发酵过程中不同成分变化的在线监测,通过国家标准方法测定61份麦麸固体发酵饲料样本的蛋白质、水分、总酚和粗纤维含量,采集样本近红外光谱(NIR)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR),经过标准正态变换(standard normal variate transformation,SNV)、多元散射校正(multiplicative scatter correction,MSC)、平滑(smoothing)等9种预处理方法对原始光谱进行校正,结合偏最小二乘法(partial least squares,PLS)建立4种成分的NIR和FT-IR定量分析模型并进行比较分析。结果表明:所建立的4种成分NIR和FT-IR模型的训练集决定系数(Rc^(2))和验证集决定系数(Rp^(2))均大于0.8,交叉验证均方根误差(root mean square error of cross validation,RMSECV)小于2.0,训练集均方根误差(root mean square error of calibration,RMSEC)和验证集均方根误差(root mean square error of prediction,RMSEP)小于1.0。因此,所建立的NIR和FT-IR定量分析模型具有较好的准确性和稳定性,能够对麦麸固体发酵过程中不同成分变化实行快速监测。

被动式傅里叶红外光谱遥测技术在炼化企业的应用

在监测石化园区内的危险化学品气体时,常规的气体监测方式存在监测半径小、难以全覆盖、结果不够直观等问题。提出了采用被动式傅里叶红外光谱遥测成像报警系统的气体监测方案,分析了国内大型、特大型石化园区对于危险气体监测的特性需求,介绍了被动式傅里叶红外光谱遥测技术的特点,以及该系统与一体化综合监测平台网络的连接架构。阐述该系统在某炼化企业易燃易爆、有毒有害等气体监测中的应用,并探讨了后续深化应用,以期为石化产业在构建发展危险气体监控体系方面起到借鉴作用。

傅里叶变换红外光谱技术在法庭科学中的应用现状

傅里叶变换红外光谱技术因其方法简单快捷、结果准确直观、样品损耗小、检测成本低廉而被认为是适合分析各类物证的技术之一。通过介绍傅里叶变换红外光谱技术的原理及运用傅里叶变换红外光谱技术进行死后间隔时间推断、避孕套有关成分分析、微生物鉴定、土壤分析和车辆物证分析等几个方面阐述了其在法庭科学领域中的研究和应用现状,希望能够为该技术在法庭科学中的应用提供参考,并为鉴定相关案件中的物证提供一种新的思路。

基于傅里叶红外光谱和化学模式识别的洗衣液真伪鉴别技术研究

文章研究了一种通过傅里叶红外光谱技术建立洗衣液图谱库并利用化学模式识别方法对图谱库进行化学计量学分析从而对洗衣液进行真伪鉴别的技术。采集洗衣液的红外光谱图,对光谱图进行一阶求导处理,并采用偏最小二乘判别分析法建立模型。实验结果表明,该方法对洗衣液进行真伪鉴别的准确度为100%,具有简单、快速、无损、准确度高的优点。

偏最小二乘法和近红外光谱技术快速测定发酵黄芪茎叶中黄酮含量及抗氧化活性

试验测定发酵前、后黄芪茎叶黄酮含量和抗氧化活性,并应用近红外光谱技术(NIR)结合化学计量学法快速预测发酵黄芪茎叶黄酮含量,为定量检测发酵黄芪茎叶黄酮含量提供理论依据以及为黄芪茎叶深加工利用提供技术支持。试验采用硝酸铝-亚硝酸钠比色法测定发酵黄芪茎叶黄酮的含量,测定黄酮对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除能力和羟基自由基的清除能力,利用偏最小二乘方法构建发酵黄芪茎叶黄酮的快速预测模型。结果表明,发酵黄芪茎叶黄酮抗氧化能力强于发酵前,构建快速预测模型采用了二阶导数(SD)+正态变量变换(SNV)+去趋势算法(Detred)的方法对全谱图进行预处理的效果较好,优化后的模型决定系数(R^(2))、校正均方根误差(RMSEC)、校准标准差(SEC)分别为0.92、0.24、0.24,其相对分析误差(PRD)为3.46,外部验证R2为0.88。研究表明,构建的NIR模型校正和交互验证决定系数均较大,PRD均大于2,说明模型预测性能较好,建立的模型有助于检测发酵黄芪茎叶黄酮含量活性成分。

傅里叶变换红外光谱技术在氯化氰在线检测中的应用

为满足氯化氰在线检测需求,设计加工了小体积、长光程、耐腐蚀性强的吸收池,开发了防交叉干扰图谱解析算法,研制了一套基于傅里叶变换红外光谱分析技术的氯化氰在线检测装置。采用该装置对氯化氰标准气体进行了在线测试验证,发现其体积分数检测范围为8.00×10^(-5)~7.87×10^(-3),相对偏差小于5%,表明该在线检测装置具有较宽的检测范围和较高的检测准确度。

傅里叶变换红外光谱自适应数字滤波算法研究

针对傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪在不同类型环境噪声下导致的仪器性能下降的问题,提出了一种根据不同环境噪声实时更新滤波参数的自适应滤波算法。对该算法的基本原理和实现过程进行了理论推导,分析了不同滤波参数设置下的滤波效果,进而利用设计的滤波算法对实测光谱数据进行了滤波处理,对比分析了不同滤波方法下的光谱信噪比(SNR)。研究结果表明:基于巴特沃斯滤波的自适应FTIR光谱滤波方法在2100~2200 cm^(-1)和2500~2600 cm^(-1)波段的SNR较传统硬件滤波分别提高了1.29倍和1.13倍,表明该算法可以有效提升FTIR光谱信噪比,改善FTIR仪器的性能指标。

高温高压条件下单一CO_(2)体系的傅里叶红外光谱定量模型及天然包裹体应用

傅里叶红外光谱是可以用于定性识别天然流体包裹体组分的原位无损分析技术,目前针对于天然包裹体的温度—压强—组分的定量分析是激光谱学地质应用的重点和难点以及发展方向,傅里叶红外光谱对于天然流体包裹体的定量方法和模型尚未建立。通过高压毛细硅管封装技术结合傅里叶红外光谱仪,对单一CO_(2)体系2ν2+ν3和ν1+ν3伸缩振动双峰进行40~80℃,60~500 bar压强范围下红外光谱的采集和观测,获取了不同温度和压强范围下红外光谱参数,通过拟合和计算获取该体系下傅里叶红外光谱的峰面积和峰位移,建立了CO_(2)的2ν2+ν3和ν1+ν3伸缩振动双峰体系下傅里叶红外光谱流体的密度与峰面积,压强与峰面积的标定模型,并明确CO_(2)的2ν2+ν3和ν1+ν3伸缩振动双峰形态随温度压强的变化特征,讨论了峰位移随温度和压强的变化。通过单一CO_(2)组分傅里叶红外光谱定量技术,在40℃下,采集莺歌海盆地黄流组储层中石英裂隙内纯CO_(2)包裹体的伸缩振动双峰峰面积来计算的密度,同时在室温下,采集包裹体的拉曼光谱,对比利用两种不同原位分析测试方法所计算密度,验证了傅里叶红外光谱定量分析的可行性,傅里叶红外光谱定量分析相比于拉曼光谱定量分析具有不受实验仪器和环境限制的优点,其定量方法可以避免由于仪器所处不同实验室之间产生的误差。

变压器游离气体傅里叶变换红外光谱分析

针对目前变压器游离气体气相色谱法分析需要人工取气、耗时过长等问题,文中提出了一种采用傅里叶红外光谱法对游离气体进行在线监测的方法。该方法通过电磁阀控制与气体继电器相连的集气器的工作,从集气器中自动取气进行光谱分析。游离气光谱分析过程中,采用分段比基线校正法对游离气吸收光谱进行校正,采用Tikhonov正则化特征变量方法从混合气体吸收光谱图冗杂的谱线中挑选特征变量,最后利用最小二乘支持向量机法建立定量分析模型,分析计算红外吸收光谱图,得到变压器游离态气体中各组分的体积分数。实验室实验结果表明,变压器游离气体傅里叶红外光谱在线监测系统可以完成对游离气体的自动取气和气体检测功能,实现对游离气体的在线监测以及多组分游离气体的高精度检测,具有实际应用价值。

傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术对滇龙胆组织培养的研究

野生药用植物资源的不断减少,使得寻找其原植物的合适替代品显得尤为重要。利用组培材料代替野生药用植物作为药源已取得重大进展,但利用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)技术筛选合适的组培材料作为野生药用植物替代资源方面的应用鲜有报道。本研究采用FTIR结合偏最小二乘判别分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)对滇龙胆组织培养形成的愈伤组织(肉质部、茎、叶)、增殖苗(肉质部、茎、叶)、生根苗(根、茎、叶)进行比较。结果显示:(1)从原始FTIR光谱图上看,滇龙胆肉质部和根部峰形相似,茎和叶峰形相似;(2)二阶导数光谱图扩大了样品间的差异。在龙胆苦苷的主要吸收峰1612 cm-1附近,吸收峰强度依次为:生根苗叶>增殖苗叶和生根苗茎>增殖苗茎>愈伤组织叶,愈伤组织茎及肉质部、增殖苗肉质部和生根苗根部在该处无吸收峰;(3)PLS-DA得分图表明,同一组培阶段相同组织部位样品聚集在一起,而愈伤组织、增殖苗、生根苗及其各组织部位能够较好的分开。其中:肉质部、根部与茎叶之间距离较远,表明其化学成分和含量可能差异较大;肉质部和根部样品间距离较近,茎和叶样品间距离也较近。二阶导数光谱图显示,组培材料有望代替其原植物满足药用需求;若以龙胆苦苷含量为评价对象,生根苗叶则可能具有更大的开发潜能,有望代替野生滇龙胆以缓解其资源稀缺局面。本研究结果表明,采用傅里叶变换红外光谱法可以简便有效地对药用植物不同组培阶段不同组织部位的替代潜力及开发利用进行初步评估。

傅里叶变换近红外光谱技术测定完整油菜籽中芥酸和硫甙含量

利用傅里叶变换漫反射近红外光谱技术和大量代表性油菜籽标准样品建立完整油菜籽中芥酸、硫甙测定模型,内部交叉法和外部检验集样品对模型验证结果表明:芥酸、硫甙模型复相关系数分别为0.9618和0.9785,内部验证均方差(RMSECV)分别为1.97和5.16。用所建模型对油菜籽样品芥酸、硫甙测定结果与国家和国际标准方法测定结果基本一致,建立的近红外分析模型能够满足油菜育种中对初级世代材料芥酸、硫甙含量的快速测定筛选要求。

变温傅里叶红外光谱技术研究硬脂酸结构及相变机理

采用傅里叶红外光谱法研究了温度对于硬脂酸分子结构影响.通过变温红外技术在293～393K范围内,分别测定了硬脂酸羰基的傅里叶红外光谱、二阶导数红外光谱及去卷积红外光谱.结果表明,硬脂酸主要存在反式二聚体1、顺式二聚体2、开环二聚体3及单体4等4种结构.

基于连续统快速傅里叶变换的红外光谱处理技术

为实现红外光谱对遥感地物准确的识别,消除高频噪声是光谱特征分析和提取的重要环节。利用光谱连续统处理方法,结合信号时域分析领域快速傅里叶变换提出了一种新的红外光谱滤波方法。该方法首先对红外光谱进行光谱连续统去除,利用快速傅里叶变换将去连续统后光谱转换到频域,设计低通滤波器滤除高频噪声,然后通过快速傅里叶反变换将频域信号转换到时域,最后对信号进行光谱连续统恢复,得到滤除噪声后的红外光谱信号。对比实验表明,连续统快速傅里叶滤波方法比常规的时域滤波方法有更好、更快的滤波效果,解决了传统快速傅里叶红外光谱滤波的吉布斯现象。该方法操作简便、运行速度快捷、滤波效果好,满足了红外光谱地物识别对光谱高质量的要求。

食用油反式脂肪酸傅里叶红外光谱重组检测技术

以食用油、反式脂肪酸标样及矿物精油为试验材料,采用傅里叶红外光谱重组(SR-FTIR)技术检测食用油中反式脂肪酸含量,并与标准红外分析方法(SB-ATR-FTIR法)进行比较。结果表明:SR-FTIR模型反式脂肪酸含量预测值与实际加入量高度线性相关,斜率为1.02,标准差小于0.05;SR-FTIR模型的灵敏度要比标准方法模型高20余倍。

同步热分析-傅里叶变换红外光谱-气相色谱/质谱联用法分析艾叶

应用同步热分析-傅里叶变换红外光谱-气相色谱/质谱联用法对艾叶样品的热分解过程和热解产物进行了研究。分别在氮气、氧气气氛下监测艾叶样品在程序升温下的热失重和红外变化,并将274和312℃时的热解产物切入到气相色谱/质谱仪进行同步检测和分析,两种气氛下共检测到了41个主要化合物,不同气氛下下检测到的化合物的种类是有差别的,在氮气气氛下检测到29个主要化合物,其中γ-松油烯、α-松油醇、马鞭草烯醇、对伞花烃、萜品油烯等含量较高。在氧气气氛下,共检测到27个主要化合物,其中对聚伞花素、γ-松油烯等含量较高。本方法操作比较简单,不需要对样品进行前处理,并可以对热解产物进行实时检测,为艾叶的研究提供了一种新的方法。

基于傅里叶变换红外光谱的食用油质量安全检测技术研究进展

为了进一步拓展傅里叶变换红外(Fourier transform infrared,FTIR)光谱技术在食用油分析和检测中的应用范围,本文综述了近年来FTIR光谱技术在食用油品质分析和安全检测方面的研究进展。其中品质分析包括理化指标(过氧化值、反式脂肪酸含量、游离脂肪酸含量、水分体积分数、碘值、羰基值及多指标分析和检测)和氧化稳定性;安全检测即食用油真伪鉴别。通过对光谱采集、光谱范围选择、数据处理及基底效应消除等方面进行分析和探讨,以期为FTIR光谱技术在食用油质量安全检测方面的进一步应用提供参考。

基于傅里叶变换红外光谱的鸦胆子主要成分分析

基于傅里叶变换红外光谱原理方法,对不同产地鸦胆子石油醚提取物成分差异进行分析。对比分析不同产地鸦胆子红外光谱数据,其成分含量变化与9个特征峰强度的变化相关,分别是3 471、2 931、2 854、1 743、1 463、1 377、1 238、1 165、723 cm^(-1)。不同产地鸦胆子在特征峰上的含量具有明显的差异,广西玉林和广东湛江产地鸦胆子的油酸和亚油酸含量相对较高,其次为广西百色的靖西、右江,广西田林与广州,含量最低为广西柳州。

傅里叶变换红外光谱学显微成像技术在骨病研究中的应用和进展

傅里叶变换红外光谱学显微成像系统的发展历程、系统构成、成像原理和模式选择,引出傅里叶变换红外光谱学显微成像在生物医学领域开辟了骨病光谱成像这一特定研究方向,详细论述了该技术用于研究骨石化病、成骨不全症、骨质疏松症和骨软化症等骨病所取得的成果和进展,简单介绍了该技术的相关局限性,并展望了其在生物医学研究领域的发展前景。

衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术结合模式识别进行油品鉴别

海洋溢油是主要环境灾害之一,而且近年来其发生频率呈上升趋势。快速地对油品进行种类鉴别、来源评估有利于及时采取应急措施,因此具有重要意义。采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱法(ATR-FT-IR)对25种不同来源的油品进行了检测,用不同数据预处理方法对原始光谱进行了预处理,继而用主成分分析(PCA)和系统聚类分析(HCA)方法对光谱进行了分类鉴别。结果表明用多元散射校正(MSC)和连续小波变换(CWT)方法进行数据预处理可以提高分类的准确性,使分类结果与油样的实际来源一致。该方法对正构烷烃差异较大的油品进行了很好的区分,但对差异较小的油品其分辨能力仍有一定局限性。因此提供了一种快速的油品鉴别方法,可用于溢油事件的初步鉴定,从而为油品的进一步鉴定提供有用信息。