傅里叶变换红外光声光谱法测定土壤中有效磷

以中国科学院封丘生态实验站长期定位实验区的土样为材料(68样),利用傅里叶转换红外光声光谱测定土壤有效磷:以Olsen-P为因变量,通过傅里转换红外光声光谱构建偏最小二乘法和人工神经网络模型,利用模型进行预测。结果表明,偏最小二乘法模型的相关系数(R2)为0.96,校正标准偏差为1.79mg/kg,验证标准偏差为5.25mg/kg;人工神经网络模型的校正系数为0.84,校正标准偏差为2.40mg/kg,验证标准偏差为5.43mg/kg。两种模型均可以用于土壤有效磷的预测,且偏最小二乘模型优于人工神经网络模型。该方法的特点是无需样品前处理,且测定对样品无破坏,为土壤有效磷的快速测定提供新的手段。

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。

基于傅里叶变换红外光声光谱的包膜控释肥料聚合物膜疏水性的表征

以不饱和有机硅改性的丙烯酸酯为基材,在不同条件下制备了30种水基聚合物包膜控释肥料模型膜,测定了模型膜的溶胀度及模型膜的傅里叶变换红外光声光谱。分别以红外光声光谱和溶胀度为自变量和因变量进行简单相关分析,同时也构建了偏最小二乘模型,并利用该模型对模型膜的疏水性进行预测。结果表明,聚合物模型膜具有明显不同的疏水性,其红外光声光谱具有相似的吸收特征,但不同吸收带的相对强度发生明显改变;常用的简单相关分析无法实现模型膜疏水性的预测,表明模型膜的疏水性与谱区更多的特征峰相关;基于偏最小二乘法的多元校正分析具有很好的预测能力,模型的校正系数(R2)为0.9864,校正标准误差为0.70%,验证标准误差为1.92%。此模型可用于模型膜疏水性的预测。本方法样品用量少,测定快速,操作简便且可实现原位测定,为控释肥料包膜材料的研制提供新的手段。

基于傅里叶变换中红外光谱的不同维度光谱图像结合残差神经网络鉴别黄精属物种

将不同维度光谱图像的概念首次应用于物种鉴别,建立了快速准确的黄精属鉴别方法。采集6种黄精属共计563批样品,基于傅里叶变换中红外光谱(FT-MIR)的一阶导数(1st)、二阶导数(2nd)、乘法散射校正(MSC)、标准正态变量变换(SNV)和Savitzky-Golay(SG)5种预处理方法,构建了决策树(DT)、随机森林(RF)和支持向量机(SVM)3种机器学习算法。同时构建了深度学习残差神经网络(ResNet)模型,绘制了不同维度的光谱图像,包括一维MIR,同步、异步和综合二维相关光谱、三维相关光谱、三维相关光谱投影图像的10个数据集,并将其与ResNet模型相结合进行分类。结果表明,不同预处理方法对模型结果的影响不同,MSC预处理方法可显著提高DT、RF和SVM 3种算法的准确率。基于同步二维相关光谱数据集的ResNet算法建模效果最好,准确率达到100%,损失值较小,不需要复杂的预处理,时间成本低,可以准确鉴别黄精属物种,为食品、中草药等其他领域的鉴别提供了参考。

纳滤膜的场发射扫描电镜、能量色散X射线、原子力显微镜与傅里叶转换红外光谱分析

利用场发射扫描电镜、能量色散X射线分析、原子力显微镜与傅里叶转换红外光谱技术 ,对NF4 5纳滤膜的表面形态、孔径分布进行了分析研究 ,同时考察了大豆乳清液的纳滤膜污染特征 .研究表明 :NF4 5膜的孔径范围小于 0 5nm ,膜孔分布均匀 ,平均表面粗糙度为 9 4nm ,波峰高度是纳米级 ;而污染膜面基本表现为无数小葡萄球状的低聚糖类物质组成的块状 ,且污染物层分布很不均匀 ,波动很大 ,平均表面粗糙度为 4 39 7nm ,波峰高度是微米级的 .

傅里叶变换红外光声光谱法在纺织上应用

本文叙述了傅里叶变换红外光声光谱法(FTIR-PAS)的基本原理及其在纺织上应用。研究了组合浆料中变性聚乙烯醇的定量测定、涤棉混纺纤维中涤纶的定量测定、苎麻及甲壳素经碱处理后的光谱性质的变化。研究结果表明,以变性聚乙烯醇C=O基团的伸缩振动1570cm^(-1)吸收峰可作为定量测定变性聚乙烯醇的依据。以涤纶分子结构中羰基伸缩振动1725cm^(-1)峰高与纤维分子结构中碳氢键伸缩振动2915cm^(-1)峰高的比值,可定量测定涤棉混纺纤维中涤纶含量。苎麻经碱处理后,非晶谱带898cm^(-1)度明显增加,晶区谱带1430cm^(-1)强度明显下降,其变化程度取决于碱浓度。甲壳素的酰胺吸收峰1555cm^(-1)随碱处理浓度、温度和时间的增加而下降。与常规的红外吸收光谱法相比较,傅里叶变换红外光声光谱法具有无损快速的优点,适宜于制作困难的试样。

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。

傅里叶变换红外光声光谱在火炸药研究领域中的应用

阐述了傅里叶变换红外光声光谱 (FTIR- PAS)的基本原理、测试条件及其在火炸药研究领域中的应用 ,证实了该技术在含能材料分析和研究中的实用价值。

傅里叶红外光谱仪中高饱和蒸气压有机胺体积分数标定方法

基于有机胺吸收剂的化学吸收法能够有效捕集船舶烟气中的CO_(2),但吸收剂降解失效、挥发泄漏会造成严重的环境问题。虽然傅里叶红外光谱仪能够实时监测挥发的有机胺体积分数,但受限于高饱和蒸气压有机胺类蒸气难标定问题,对胺类体积分数的实际监测精度较低。对此,设计两种傅里叶红外光谱仪中高饱和蒸气压有机胺蒸气体积分数标定方法,分别为固定比例校准算法和基于循环神经网络的序列映射法。结果表明,相较于固定比例法,基于循环神经网络的非线性序列映射法能够实现更好的校准性能,平均绝对误差下降了81.57%,均方误差下降了70.05%,可有效反映船舶碳捕集与封存(carbon capture and storage,CCS)系统对大气环境的影响。

傅里叶变换红外光谱和近红外傅里叶变换拉曼光谱法无损鉴定中国字画

利用傅里叶变换红外(FTIR)和近红外傅里叶变换拉曼(NIRFTRaman)光谱法鉴定了中国字画,结果表明与荧光光谱法相比,根据谱峰的强度和位置可更容易地将真伪字画区别开来。拉曼光谱和红外光谱相互印证,互相补充,在鉴定中具有快速、准确、操作简单、重复性好、不需对样品进行预处理的优点,适于珍贵字画的无损鉴定。

空间调制微型傅里叶变换红外光谱仪研究

针对目前环境、医疗、空间、气象、军事及安全等领域对傅里叶变换红外光谱仪微小型化、轻量化及固态化的迫切需求,提出并研究了一种以MOEMS多级微反射镜为核心器件的空间调制微型傅里叶变换红外光谱仪。在理论研究方面,建立了空间调制微型傅里叶变换红外光谱仪的物理模型,探究了该系统的光场分割与空间采样的光学原理;分析了多级微反射镜的衍射效应,提出了一种通过补边抑制衍射噪声抑制方法;进行了多级微反射镜采样误差的分析,并提出了基于最小二乘拟合的修正算法;通过对光源空间相干性、准直系统像差以及入射光场均匀性的分析,确定了光学系统的总体设计指标;通过对多级微反射镜基片加工精度、分束器材料色散特性和膜层透射效率等的计算分析,确定了干涉系统的设计方法与技术参数。在核心技术方面,提出了两个多级微反射镜的3种制作方法,分析了制作误差的来源及对系统性能的影响。通过工艺设计及实验条件探索,分别采用电铸法、真空镀膜法以及斜面倾角叠片法制作了两个多级微反射镜。在系统设计方面,进行了红外准直与缩束系统的光学设计,对整体光机系统进行了建模仿真,分析了杂散光噪声的来源。在图谱处理方面,利用过零采样方式,通过图像分割算法,获取了干涉图采样序列;通过对干涉图序列的插值、补零、延拓与卷积方法,完成了光谱相位误差的校正;通过离散傅里叶变换解调,实现了由干涉图像到信号光谱的数据反演。最后研究了系统光机整体的集成组装技术,并对原理样机进行了实验测试。本文研制的空间调制微型傅里叶变换红外光谱仪的特点在于:取消了动镜驱动机构与采样控制机构,具有微小型与轻量化的特点;干涉图的采样由多级微反射镜完成,其空间采样的方式增加了系统的稳定性与可靠性,实时采样的特点增加了系统的快速性与有效性;多级微反射镜阵列采用MOEMS工艺技术制作,增加了系统的采样精度。该光谱仪系统的结构及制作方法具有自主知识产权,并具有广阔的应用前景。

傅里叶变换红外光谱和傅里叶变换拉曼光谱法无损鉴别药材的真伪

利用傅里叶变换红外（ＦＴ－ＩＲ）和近红外傅里叶变换拉曼（ＮＩＲ ＦＴ－Ｒａｍａｎ）光谱法对大黄（西宁大黄）与伪品大黄（华北大黄、山大黄、水根大黄）进行了无损快速的鉴别。结果表明：尽管正品大黄与伪品大黄差别较小，有大部分的化学成分有很大的相同之处，但在红外、拉曼谱图中各自的特征峰较突出，根据谱峰的强度和位置可容易地将它们区别开来。红外和拉曼光谱法相互印证，相互补充，具有快速、准确、操作简单、重复性好、不需对样品进行分离提取，可直接鉴别等特点。

利用傅里叶变换红外光谱法鉴定小麦品种

利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱法分析了8个不同小麦品种根部的红外光谱图,对红外光谱图的吸收峰进行了归属分析,通过对各谱图的比对发现,在相同波数范围内,不同的小麦品种其红外谱图的形状、波数及吸收峰的多少有所不同。结果表明不同小麦品种的红外光谱图有明显的差异,其一在2800～2980cm-1波数范围内,此区反映的主要是甲基、亚甲基的伸缩振动,化合物分子链的长短、分子量的大小在此区有显现;其二差别较大的区域在1510～1730cm-1范围内,它反映的主要是酰胺的氮原子及α碳原子取代基的性质,可能是源于基因的差异,此区域内谱图差异较大。因此FTIR光谱法可用于不同小麦品种的鉴别。

傅里叶变换近红外光谱仪扫描条件对数学模型预测精度的影响

以小麦粉状样品为例 ,研究了傅里叶变换近红外光谱仪在不同分辨率 ,不同的激光频率下扫描样品对近红外光谱用于分析小麦样品蛋白质含量的影响。结果表明 :以 4 ,8,16cm- 1 的分辨率扫描样品或当激光频率改变幅度在 1cm- 1 以内时对小麦蛋白模型的影响不显著 。

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。

基于DSP的傅里叶变换红外光谱仪动镜控制系统设计

在直线扫描式高精度傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪系统的研制过程中,为了达到光谱图的质量和分辨率要求,提出了一种利用DSP芯片TMS320F28335作为控制器,直线电机运动平台带动动镜的系统设计方法。介绍了FTIR的优点以及TMS320F28335的性能特点,分析了FTIR系统的原理,详细阐述了电机控制系统的设计方案,给出了DSP、电机驱动器以及电机模块之间的硬件接口电路和软件实现方法。实验证明,该电机控制系统具有很好的稳定性和很高的运动精度,其位置运动精度能够达到0.1μm,保证动镜做稳定可靠的直线运动。

傅里叶变换中红外光谱技术用于人体胃镜样品检测的新方法

应用傅里叶变换红外光谱 ( FTIR)测定了 1 84例胃镜样品 ,总结不同病变类型组织的光谱特征 ,并与病理结果进行比较 .实验结果表明 ,由于不同类型病变组织会在其分子组成和结构上发生相应改变 ,浅表性胃炎、萎缩性胃炎和胃癌组织具有不同的 FTIR光谱 ,可据此进行胃镜样品疾病类型和病变程度的判别 .研究结果表明 ,FTIR技术有望发展成为一种用于胃镜样品无创、快速、准确的在体临床诊断的新方法 .

傅里叶变换红外光谱仪探测器仪器响应函数研究

由于傅里叶变换红外光谱仪探测器在各个波段的仪器响应不相同,在应用过程中无论是利用光谱的绝对强度还是相对强度,都需要应用标准黑体对仪器进行定标,找出仪器响应函数。该文对加拿大BO-MAN公司MR154型傅里叶变换红外光谱议配带的两个红外探测器(锑化铟InSb、碲镉汞MCT)的仪器响应函数进行了研究,并找出了它们随黑体温度(辐射亮度)的变化规律。该规律对傅里叶变换红外光谱仪的定标和保证所测辐射谱的正确性有重要意义。

傅里叶变换红外光谱仪干涉仪系统的设计

设计了一种基于立体角镜与固定平面镜组合的干涉仪系统,以解决传统傅里叶变换红外光谱仪中干涉仪系统由于动镜的倾斜与横移影响光谱质量的问题。系统包含一对立体角镜,两面相互垂直的固定平面镜,以及分束器。通过对立体角镜的倾斜与横移、立体角镜垂直度误差以及两固定平面镜的倾斜与垂直度误差对干涉信号初相位与调制度的影响进行分析,表明立体角镜的倾斜与横移、固定平面镜的垂直度误差等因素不会影响干涉信号的初相位与调制度;通过对干涉仪进行实际测试表明,仪器具有结构简单紧凑、密封性好、分辨率高以及抗震性强等优点。

基于傅里叶红外光谱仪的光谱发射率测量装置的研制

基于傅里叶红外光谱仪成功研制了固体材料光谱发射率测量装置,它由一个试样加热炉、一个参考黑体炉、水浴环境腔体及真空系统等组成,可以实现100-1500℃及光谱0.66-25μm范围内固体材料光谱发射率测量.参考黑体用于对系统的标定,水浴环境腔体和真空系统用来消除环境和大气的影响.装置调试后对某种航天用材料做了测试实验,得到了很有规律的结果.估计了系统的不确定度:发射率不确定度小于2.27%(3δ,ε=0.9),6.80%(3δ,ε=0.3).