研究报告

    一种消除在线多通道近红外分析仪各通道光谱差异的方法

    褚小立

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    袁洪福 陆婉珍

    (石油化工科学研究院,北京100083)

    摘 要 针对在线多通道近红外分析仪因光纤耦合器件加工精度和装配过程存在细微差异而引起通道间光

    谱不一致的问题,在对光谱差异进行解析的基础上,提出了一种运算简捷、且在实际应用中易于实现的平均光

    谱差值校正(MSSC)方法,并与常用的模型传递算法如斜率/偏差(S /B )算法、分段直接校正( PDS)算法,以及

    通过偏最小二乘2人工神经网络( PLS2ANN)建立多通道混合校正模型进行了对比。结果表明,该方法可有效

    消除各通道所测光谱之间存在的差异,实现了多通道分析模型的通用性。

    关键词 在线近红外,化学计量学,模型传递,偏最小二乘法,汽油,辛烷值

    2004206209收稿; 2004211229接受

    本文系中国石化股份公司科研基金(No. 103007)资助项目

    1 引 言

    在线近红外光谱方法(On2line N IR)是目前最为先进的过程分析技术之一。该方法广泛地应用于

    农牧、食品、化工、石化、制药和烟草等许多领域,为企业带来了可观的经济效益[ 1, 2 ] 。

    在线近红外光谱分析技术常采用多通道测量,即通过光纤和光开关器件(multip lexers)实现一台仪器

    对多路物料的检测。由于光纤耦合器件加工精度和装配过程存在细微差异,会造成各通道光纤耦合的不

    一致性,致使通道间分析模型不具通用性。该问题在本质上属于近红外光谱模型传递技术范畴[ 3～5 ] 。

    与不同仪器之间的模型传递相比,由于在线N IR光谱仪的多个测量通道使用同一套分光和检测系

    统,多通道之间的差异主要来自纵坐标(吸光度)而非横坐标(波长)的变动,不存在光谱的扭曲变形[ 6 ] 。

    因此,实现一台在线仪器各通道间分析模型的通用性相对更为简易。通过对各通道的光谱进行简单的

    数学预处理,便有可能解决通道间光谱不一致而导致的分析模型不能通用的问题。

    为此,本研究在对国产N IR26000在线近红外分析仪多通道间存在的光谱差异进行解析的基础上,提出了一种运算简捷、且在实际应用中易于实现的平均光谱差值校正方法(mean spectra subtraction cor2

    rection method, MSSC) ,并与常用的模型传递算法如斜率/偏差( S /B )算法、分段直接校正( PDS)算法 ......