通过向量角转换校正拉曼光谱中乘性干扰

拉曼光谱强度与物质量存在的线性关系会受到许多复杂因素破坏,包括激发光源、聚焦、散射、折射等,导致定量效果不佳。各种因素的干扰效应,总体上分成加性和乘性效应,而消除乘性效应的难度会更大一些。光谱序列信号可视为向量,信号强度对应向量的模量,而体现向量本质的方向属性不会受模量变化的影响。根据这一原理,利用向量的方向确定性,将信号的强度度量转换成空间角度度量,建立了一种消除乘性效应的方法。首先,选择一个与待定量组分相近而与背景空间近似正交的基准向量,并定义移动窗口;然后,计算移动窗口内的光谱向量与基准向量的夹角,所得值存储为矩阵,完成角度描述转换。角度矩阵消除了乘性效应的干扰,而定量关系仍然近似线性,只要将该矩阵的秩满足多元统计建模要求,就可以用于多元校正,并得到良好结果。研究采用甲醇-乙醇-异丙醇混合体系,验证了消除乘性效应后改进的定量效果,对于积分时间波动的预测值与实际值,直接PLS方法的相关系数r为0.911 9,预测标准偏差(RMSEP)为0.110 2;采用MSC预处理的r为0.906 0,RMSEP为0.100 8;而本文提出的VAPLS的r为0.998 7,RMSEP为0.015 2。结果表明向量角转换度量处理后,光谱的乘性干扰得到了有效校正,拉曼定量分析准确性得到了提高。

红外光谱结合角度转换法快速分析乙酰二茂铁

基于红外光谱法建立了乙酰二茂铁含量快速分析模型。通过正交试验合成18组样本,采集了所有样本的红外光谱,并且进行了液相色谱分析。按照样本含量梯度由小到大选择9个作为校正集,以乙酰二茂铁对照品光谱作为参比,通过1阶导数降噪,截取特征波段1000~1100 cm^(-1)、1610~1680 cm^(-1),得到相对应的角度值。建立角度值与乙酰二茂铁含量的分析模型为y=0.011θ-1.289,相关系数r为0.996。将另外9组验证集样本在同样数据处理条件下,分析各验证集样本中乙酰二茂铁含量,与液相色谱分析结果进行比对,绝对误差为-0.91%~3.84%,相对误差为-4.94%~6.51%。结果表明,红外光谱结合角度转换法可用于样本中乙酰二茂铁含量的快速定量分析,该方法具有准确性高、分析快捷、操作简便等优点。

红外光谱和角度度量法快速分析硬脂酸木薯淀粉酯取代度

通过对采集样本红外光谱数据进行4阶导预处理后,分别对偏最小二乘法(PLS)和角度度量法(VAPLS)建模效果进行对比分析,结果表明:VAPLS的取代度预测模型效果最好,其预测值与真实值的相关系数r为0.9996,均方根误差RMSE为0.00011,验证集预测的相对误差为-2.37%~7.94%,优于PLS建模方法。方法简便快速,可实现酯化产品多个性能指标如溶解度、乳化性、冻融稳定性及黏糊度等同时分析。

近红外光谱结合角度转换快速监测淀粉液化液糖化过程

葡萄糖含量是淀粉糖化过程的一个重要指标。现有葡萄糖的测定方法在分析效率、抗干扰性、通用性、分析成本等方面不能满足过程分析的需要。研究通过采集不同反应时间下淀粉糖化液样本的近红外光谱,建立校正集样本,结合角度转换方法计算样本光谱与参比光谱向量系列夹角余弦的方差值EE,建立了EE值与葡萄糖含量的关联方程,方程相关系数r为0.9978,建立了糖化液中葡萄糖含量的近红外光谱快速分析方法。对验证集糖化过程溶液样本,依照所建立的方法求取糖化液中葡萄糖含量,与高效液相色谱法的测定值相比,绝对误差为0.09~2.98 mg/mL,相对误差为0.18%~9.06%,模型预测的相对标准偏差为2.27%~5.20%。最后将建立的快速分析方法应用于不同反应温度下糖化反应过程,实现糖化过程中果糖含量的实时测定。该方法在分析效率、抗干扰性、通用性、分析成本等方面可满足生产过程分析的需要,为淀粉液化液糖化过程分析提供参考。