非均匀固体籽粒近红外光谱采集方法研究

李浩光， 于云华， 逄 燕， 沈学锋

1. 山东石油化工学院机械与控制工程学院， 山东 东营 257061 2. 中国石油大学(华东)新能源学院， 山东 东营 257061

引 言

近红外光谱定性分析研究对象有液体、 粉末、 非均匀固体籽粒等形式， 本工作以大小不一、 形状各异的非均匀固体谷物颗粒为主要研究对象。 非均匀固体籽粒因个体之间存在差异， 其光谱中既包含定性分析需要提取的种类信息， 又包含需要消除的个体差异信息， 因此， 非均匀固体籽粒光谱采集与分析相对于常规的均匀分布液体样本或者粉末状样本具有更大难度。

针对这一难题， 以玉米籽粒为研究对象， 在分析非均匀固体籽粒特点的基础上， 搭建了漫反射与漫透射采集装置， 采用漫反射及漫透射两种方式采集玉米籽粒的光谱， 并使用支持向量机、 仿生模式识别等模式分类方法建立了非均匀固体籽粒的近红外光谱定性鉴别模型， 对漫反射与漫透射两种方式的定性分析模型进行了对比实验， 确定了采用漫透射方式作为玉米这种非均匀固体籽粒的近红外光谱采集方式， 为该领域后续研究提供了参考。

1 光谱采集方法

近红外光谱分析技术中通常分为透射、 漫反射、 漫透射3种采集方法。

(1)透射采集方法： 适合于分析均匀分布的液体样品或者透明样品， 测量时， 被测样品置于近红外光源与近红外探测器之间， 探测器所采集的近红外光需透过样品并与样品内部分子相互作用， 若将所采光谱用于定量分析， 被测样品浓度与对光的吸收关系符合朗伯-比尔定律[1-2]。……