近紅外光譜分析技術什么是近紅外光近紅外光（Nearinfrared，NIR）是介于可見光(VIS)和中紅外（MIR)之間的電磁波。近紅外光譜區的波長范圍為780nm～2500nm，習慣上又將近紅外區分為近紅外短波區（780nm～1100nm）和近紅外長波區（1100nm～2500nm）。近紅外光譜譜區示意圖近紅外光譜主要是由于分子的非諧振性使分子振動從基態向高能級躍遷時產生的，有兩種模式（伸縮振動和彎曲振動）的分子能吸收近紅外光近紅外光譜的產生近紅外光譜測量的是分子中單個化學鍵的基頻振動的倍頻和合頻信息，主要是含氫基團（X＝C,N,O,S)近紅外光譜的常規分析方法透射光譜法反射光譜法透射光譜法透射光譜法就是把待測樣品置于作用光（光源發出的光）與檢測器之間，檢測器所檢測到的分析光是作用光通過樣品體與樣品分子相互作用后的光，若樣品是透明的真溶液，則分析光在樣品中經過的路程一定，透射光的強度與樣品組分濃度由比耳定律決定。反射光譜法反射光譜分析時，檢測器與光源置于待測樣品的同一側，檢測器檢測到的分析光是光源發出的作用光投射到物體后，以各種方式反射回來的光。物體對光的反射分為規則反射光（鏡面反射）與漫反射。規則反射光指在物體表面按入射角等于反射角的反射定律發生的反射。漫反射是光投向漫反射體（顆粒或粉末）后，在物體表面或內部發生的方向不定的反射。近紅外光譜分析技術定性分析定量分析定性分析近紅外光譜定性分析方法主要有建庫判別、聚類分析、馬氏距離聚類分析、模式識別和人工神經網絡等在模式識別運算時需要有一組用于計算機“學習”的樣品集，通過計算機運算，得出學習樣品在數學空間的范圍，對未知樣品運算后，若也在此范圍內，則該樣品屬于學習樣品集類型，反之則否定。聚類運算時不需學習樣品集，它通過待分析樣品的光譜特征，根據光譜近似程度進行分類。PCA-馬氏距離法是基于類模型基礎上的有監督的模式識別方法，該法基于以下假設：同一類樣本具有相似的特征，在一定的特征空間內，屬于同一類的樣本就會聚集在某一特定的空間區域，而對于不同類的樣本，則分布在不同的區域，通過主成分分析法分別針對訓練集中的每類樣本建立類模型。類模型建好后，對實驗集中的樣本，計算其到各類模型的馬氏距離，根據馬氏距離判別該樣本屬于某一已知類，或同時屬于某幾個已知類，或歸于新類。定量分析各種多元校正技術如多元線性回歸（MLR）、主成分回歸（PCR）、偏最小二乘回歸(PLS)、人工神經網絡（ANN）、和拓撲（TP）等方法是近紅外光譜定量分析中常用的校正方法多元線性回歸（MLR）

MLR方法是從光譜中找出與某種成分或指標相關顯著的幾個波長點的吸光度進行多元回歸得到標準方程，預測未知樣品。該方法在1985年以前普遍使用主成分回歸（PCR）

PCR方法是先求出樣品集光譜矩陣的主成分矩陣和載荷矩陣，通過建立樣品成分含量矩陣與主成分矩陣的線性關系，用所建立的線形函數來預測未知樣品。該方法在1990年以前替代MLR方法被廣泛使用偏最小二乘回歸(PLS)PLS方法是分別求出樣品集光譜矩陣和樣品組分矩陣的主成分矩陣，將這兩個矩陣相關聯，求其線性關系，用所建立的線形函數來預測未知樣品。1990年以后至今，該方法是世界上近紅外定量分析商品化軟件中最流行的算法，完全取代了MLR和PCR方法人工神經網絡（ANN）和拓撲（TP）

ANN和TP在處理模型的非線性問題上有一定的優勢近紅外光譜定量分析的八個環節（1）樣品的選擇（2）樣品近紅外譜圖的掃描（3）譜圖的預處理（4）樣品中各待測成分化學值的測定（5）剔除異常值（6）分析譜區的選定（7）建立模型（8）檢驗與評價模型樣品的選擇在選擇樣品時，要考慮樣品組分含量和梯度，以及樣品的理化性質等因素，以提高定標效果，使定標模型具有廣泛的應用范圍。此外，還應考慮樣品的背景，如水分含量、PH值等對定標模型的影響。同時，樣品數量的多少影響分析結果的準確性，數量太少不足以反映被測樣本群體的常態分布規律；數量太多，則增加工作量。樣品近紅外譜圖的掃描為了克服近紅外光譜測定的不穩定性的困難，必須嚴格控制包括制樣、裝樣、測試條件、儀器參數等測量參數在內的測量條件；利用該校正校品集建立的數學模型，也只能適用于按這個的測量條件所測量光譜的樣品。譜圖的預處理針對樣品的要求對光譜進行適當的處理，最大限度地減弱各種非目標因素對光譜的影響凈化圖譜信息，為建立校正模型及預測未知樣品作好前期準備噪音濾除（1）平滑處理。主要去掉高頻噪音對信號的干擾，方法有傅立葉變換、奇異值分解、以及Savitzky和Golay提出的卷積平滑方法等。（2）基線校正。扣除儀器背景或漂移對信號的影響，最常用的方法是對光譜進行一階或二階微分處理歸一化處理消除光程的變化或者樣品的稀釋等變化對光譜響應產生的影響。標準歸一化處理（SNV）是消除光程變化較理想的方法，而多元散射校正技術（MSC）則對樣品粒徑不均勻或測量容器不一致造成光譜響應發生影響的有效手段。樣品中各待測成分化學值的測定采用經典化學分析方法對各待測組分含量進行測定，這些值測定的精確度是近紅外光譜運用數學模型進行定量分析精確度的關鍵。剔除異