近红外光纤光谱仪

光学平台 对称式czerny-turner光路设计，50 mm焦距 波长范围 900 - 1750nm 分辨率 2.0 - 50 nm 杂散光 < 0.1% 灵敏度 (avalight-hal, 8 µm芯径光纤) 单位：记数/µw每毫秒积分时间 350 探测器 线阵ingaas, 256像素 信噪比 2000:1 ad转换卡 16 位, 500khz 积分时间 0.52毫秒 – 8秒 接口 高速usb 2.0, 480 mbpsrs-232, 115.200 bps 采样速度（使用硬件板卡平均功能） 1.06毫秒/每次采样 数据传输速度 1.56毫秒/每次采样(usb2)60毫秒/每次采样(rs-232) 数字io接口 hd-26接口，2路模拟输入，2路模拟输出，3路数字输入，12位数字输出，触发，同步 电源要求 默认usb供电，350 ma或使用spu2外置12vdc, 350 ma电源 尺寸/重量 175 x 165 x 85 mm, 2,2 kg

近红外光纤光谱仪采用高性能的光学平台，具有较低的电子噪声和多个光栅的选择。采用紧凑的平台设计即插即用的通讯接口，有900-1700 nm, 900-2100 nm 和900-2500 nm三个测量范围的选择。采用用户定制化的设计可广泛应用于医学，药物学，环境学和生产控制流程中。

*采用半导体致冷的ingaas探测器（除avaspec-nir256-1.7外），可以探测红外光谱； 　*对称非交叉光路设计，杂散光小； 　*提供了两对可编程控制的模拟输入输出端口（a/d、d/a端口）； 　*可以与其他光谱仪一起配置成双通道或多通道光谱仪；

近红外光（Near Infrared，NIR）是介于可见光（VIS）和中红外光（MIR）之间的电磁波， ASTM 定义的近红外光谱区的波长范围为 780~2526nm （12820～3959cm1），习惯上又将近红外区划分为近红外短波（780~1100nm）和近红外长波（1100~2526nm）两个区域。

近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的，记录的主要是含氢基团X－H（X=C、N、O）振动的倍频和合频吸收。不同团（如甲基、亚甲基，苯环等）或同一基团在不同化学环境中的近红外吸收波长与强度都有明显差别，NIR 光谱具有丰富的结构和组成信息，非常适合用于碳氢有机物质的组成与性质测量。但在 NIR区域，吸收强度弱，灵敏度相对较低，吸收带较宽且重叠严重。因此，依靠传统的建立工作曲线方法进行定量分析是十分困难的，化学计量学的发展为这一问题的解决奠定了数学基础。其工作原理是，如果样品的组成相同，则其光谱也相同，反之亦然。如果我们建立了光谱与待测参数之间的对应关系（称为分析模型），那么，只要测得样品的光谱，通过光谱和上述对应关系，就能很快得到所需要的质量参数数据。分析方法包括校正和预测两个过程：

（1）在校正过程中，收集一定量有代表性的样品（一般需要80个样品以上），在测量其光谱图的同时，根据需要使用有关标准分析方法进行测量，得到样品的各种质量参数，称之为参考数据。通过化学计量学对光谱进行处理，并将其与参考数据关联，这样在光谱图和其参考数据之间建立起一一对应映射关系，通常称之为模型。虽然建立模型所使用的样本数目很有限，但通过化学计量学处理得到的模型应具有较强的普适性。对于建立模型所使用的校正方法视样品光谱与待分析的性质关系不同而异，常用的有多元线性回归，主成分回归，偏最小二乘，人工神经网络和拓扑方法等。显然，模型所适用的范围越宽越好，但是模型的范围大小与建立模型所使用的校正方法有关，与待测的性质数据有关，还与测量所要求达到的分析精度范围有关。实际应用中，建立模型都是通过化学计量学软件实现的，并且有严格的规范（如ASTM6500标准）。

（2）在预测过程中，首先使用近红外光谱仪测定待测样品的光谱图，通过软件自动对模型库进行检索，选择正确模型计算待测质量参数。

样品无须预处理可直接测量：近红外光谱测量方式有透射、反射和漫反射多种形式，适合测量液体、固体和浆状等形式的样品，因此，用途很广。最大的优点就是无须对样品进行任何预处理，如汽油可直接倒入测量杯中或将光纤探头直接插入汽油中进行测量，操作非常方便，几秒钟内完成光谱扫描。

光纤远距离测量：近红外光可以通过光纤进行远距离传输，可以实现距光谱仪以外的远距离测量，可将测量探头或流通池直接安装到生产装置的管线，实现在线测量，或环境苛刻以及危险的地方的现场测量。一台在线近红外光谱仪可以外接多路（2~10 路）光纤回路，实现同时对生产装置的多个测量点的物料在线测量。在线测量数据可直接输送到 DCS 或先进控制系统，为生产的优化及时提供油品的质量参数。与其它在线测量仪表提供的参数（如压力、流量和温度等变量）相比，在线近红外分析提供的数据（如组成或性质）是直接质量参数，对生产的优化提供更准确和有益的参考信息。近红外分析与常规的标准分析方法配合使用，起到双方互补的作用，不仅能够及时向生产控制部门提供分析数据，同时也节省了大量分析化验费用（包括人力、设备，和试剂等）；在线近红外分析与 DCS 连接，直接给控制系统提供数据，据此进行生产优化得到的经济效益是巨大的；与其它在线仪表相比，近红外光谱仪运行故障率和消耗均很低。

近红外光谱技术（NIR）是 90 年代以来发展最快、最引人注目的分析技术之一。随着 NIR 分析方法的深入应用和发展，已逐渐得到大众的普遍接受和官方的认可。 1978年美国和加大就采用近红外法作为分析小麦蛋白质的标准方法， 1998 年美国材料试验学会制订了近红外光谱测定多元醇（聚亚安酯原材料）中羟值含量的ASTM D6342 标准方法。2003年，在我国也正式实施了近红外光谱方法测定饲料中水分、粗蛋白质、粗纤维、粗脂肪、赖氨酸、蛋氨酸的国家标准 GB/T 188682002

由于近红外光在常规光纤中有良好的传输特性，且其仪器较简单、分析速度快、非破坏性和样品制备量小、几乎适合各类样品（液体、粘稠体、涂层、粉末和固体）分析、多组分多通道同时测定等特点，成为在线分析仪表中的一枝奇葩。近几年，随着化学计量学、光纤和计算机技术的发展，在线近红外光谱分析技术正以惊人的速度应用于包括农牧、食品、化工、石化、制药、烟草等在内的许多领域，为科研、教学以及生产过程控制提供了一个十分广阔的使用空间。