近红外数字相机

说明：本文参与原创大赛仅为加强传播交流，让更多人发现近红外的魅力，不参与任何奖项评选！近红外相机张庆忠　 我从小喜欢鸟儿，无论名贵与否，大小与否，总有一股爱怜之意。　　记的上小学三年级的时候，房顶上的燕子窝里孵出了小燕子，张着黄黄的小嘴“吱吱”叫着，光光的身子，煞是可爱!一天早晨，我依着门框望着忙忙碌碌的燕子父母，伸着脖子叫的小燕子呆呆出神，仿佛自己也变成了一只小燕子，和它们挤在一起，享受着家庭的温暖。由于太入神竟然忘记了时间而耽误了上学，少不了老师的责备，可这也阻止不了我对鸟儿的喜爱。　　上大学时，图书馆成了我经常光顾的地方，查阅大量资料来研究鸟儿的特点，整理了厚厚的三大本笔记，心中的梦想就是有朝一日成为研究鸟儿的一员。可事与愿违，我大学毕业后分配到了一所偏远中学教书，只好把爱好当成了业余。后来渐渐喜欢上了摄影，专门拍鸟儿的照片，还获了几个奖，让我乐此不疲。　　2014年，我突发奇想，拍一组鸟儿休息时的照片。这样的照片很少有人拍到过，拿到大奖赛上一定能获奖，可这样的照片我也是很难拍到，因为大都在夜间。我试着转悠了十几个晚上，还是很不理想，简直是惨不忍睹。　　一天，我在为这事发愁，一位同事提了个建议：借一架近红外相机不就啥问题也解决了吗？一语惊醒梦中人，说干就干，我求助于朋友圈。还别说，朋友中还真有这样的相机。一位朋友给我送来了一架西安聚星光电技术有限公司生产的EMCCD相机，型号是HawkEM247。他详细介绍了相机的功能，并说出了这种相机的优点：功耗低，结实耐用，分辨率高，小巧。还手把手教会了我使用方法。　　有了这架近红外相机，我一连拍了五个晚上，终于拍到了我想要的照片。鸟儿睡觉时萌萌的，憨态可掬，让人忍俊不住。这组照片在黄河口鸟类摄影大赛上还获了奖。　　俗话说“军马未动，粮草先行。”于是我拿出好几个月的积蓄添置了一台功能更加齐全的近红外相机，这样无论白天晚上都能拍到想要的照片了。　　由此，我想到了我国近红外研究人员的伟大，是他们仅仅用了30年的时间就让我国近红外光谱的研究和应用有了突飞猛进的发展，是他们用汗水和智慧把我国的近红外光谱以产业链的方式应用于农业、石化、制药和食品等多个领域，并发挥着越来越重要的作用。　　向我国近红外的研究人员衷心地道一声：谢谢你们，辛苦了！

工业相机的接口类型有：模拟相机与数字相机之间的区别在于：模拟CCD的视频输出是用模拟电信号传输视频信号，这种相机通常用于闭路电视，或者与数字化视频波形的采集卡相连；数字相机其内部有一个A/D转换器，数据以数字形式传输，能够直接显示在电脑或电视屏幕上，因而数字输出相机可以避免传输过程的图像衰减或噪声 工业相机输出接口类型的选择主要由需要获得数据类型决定。如果图像输出直接给视频监视器，那么只需要模拟输出的相机(对单色图像需求就是CCIR或RS－170制式输出，对彩色图像需求就是PAL或NTSC制式输出)。如果需要将相机获取的图像传输给电脑，则可以用多种输出接口选择，但必须和采集卡的接口一致，通常有如下的选择： 1、模拟接口仍然可以适用，图像信号需要一张图像采集卡完成A/D转换，这样的搭配价格最低因而是最常见的。 2、对一些没有其它采集卡控制需求和图像传输可*性需求的应用，采用直联的USB工业相机接口和IEEE1394 (Fire Wire)最为方便。 3、Camera Link接口是一种数字输出标准，它需要一张采集卡来承载，并用以配合高性能的面扫描相机或线扫描相机，随着该数字接口的推广和完善，价格也不如预期的那样昂贵。 此外，也有一些老一点的数字接口仍然再被使用，比如 LVDS RS644。

数字摄像头基础知识CCDCCD(Charge Coupled Device)，即“电荷耦合器件”，以百万像素为单位。数码相机规格中的多少百万像素，指的就是CCD的分辨率。CCD是一种感光半导体芯片，用于捕捉图形，广泛运用于扫描仪、复印机以及无胶片相机等设备。与胶卷的原理相似，光线穿过一个镜头，将图形信息投射到CCD上。但与胶卷不同的是，CCD既没有能力记录图形数据，也没有能力永久保存下来，甚至不具备“曝光”能力。所有图形数据都会不停留地送入一个“模-数”转换器，一个信号处理器以及一个存储设备(比如内存芯片或内存卡)。CCD有各式各样的尺寸和形状，最大的有2×2平方英寸。CMOSCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)，即“互补金属氧化物半导体”。它是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导所需的大量资料。CMOS传感器便于大规模生产，且速度快，成本较低，是数码相机关键器件的发展方向之一。白平衡 （White Balance） 在不同光源下，因色温不同，拍摄出来的相片会偏色。如色温低时光线中的红，黄色光含量较多，所拍的照片色调会偏红，黄色调，色文高时光线中的蓝、绿色较多，照片会偏蓝、绿色调。此时便需要利用白平衡功能来作修正，其原理是控制光线中红，绿及蓝三元色的明亮度，使影像中最大光位达到纯白，便能令其它色彩准确。 插值 （Interpolation）在不生成像素的情况下增加图像像素大小的一种方法，在周围像素色彩的基础上用数学公式计算丢失像素的色彩。有些相机使用插值，人为地增加图像的分辨系。Bit（位) 这是计算机图像中的术语，用来描述生成的图像所能包含的颜色数。“深度是8位”意味着图像只含有256种颜色。现在的数码相机，每一种颜色的颜色深度都是8位。由于每一个像素的颜色都是是由红色、绿色和蓝色三种颜色混合而成的，所以图像包含的颜色可达256×256×256共计1.67亿种，也就是所谓的24位色。TWAIN这是数字照相技术中非常常见的一个词。TWAIN是指一种特殊的软件，有了它，其他与TWAIN兼容的软件就可以共享图像资源了。比如说，PaintShopPro，这是一个很好的图像处理方面的共享软件，它就可以和TWAIN设备协同工作。所以你可以在PaintShopPro中直接使用数码相机中的图像。TWAIN设备包括扫描仪，传真机，当然，还有数码相机。区分CCD与CMOS1970年是影像处理行业具有里程碑意义的一年，美国贝尔实验室发明了CCD。二十年后，人们利用这一技术制造了数字相机，将影像处理行业推进到一个全新领域。数字相机无需胶卷和冲洗、可重复拍摄和即时调整；影像可无限次复制且不会降低质量，方便永久保存，并可用于电子传送和处理。它的诞生给影像处理业带来了一场革命。而后，有人发现，将计算机系统里的一种芯片进行加工也可以作为数字相机中的感光传感器，即CMOS，其便于大规模生产和成本低廉的特性是商家们梦寐以求的。业内人士分析，它在不久的将来可能取代CCD，如今两者依然共存。许多人认为：

[font=宋体][font=宋体]（[/font][font=宋体]1）[/font][/font][font='Times New Roman'][font=宋体]按照光谱图像获取的方式，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]成像系统可以分为点扫描、线扫描（推扫式）和面扫描[/font]3[font=宋体]种方式。点扫描每次只采集一个点的完整光谱，然后沿[/font][font=Times New Roman]x[/font][font=宋体]轴和[/font][font=Times New Roman]y[/font][font=宋体]轴设定步长连续移动获取待测样本的完整高光谱图像。线扫描每次可以采集一条线上所有像素点的完整光谱，通过沿[/font][font=Times New Roman]x[/font][font=宋体]轴或[/font][font=Times New Roman]y[/font][font=宋体]轴移动即可以获取待测样本的完整高光谱图像，是目前农产品检测领域最为常用的高光谱图像获取方式。面扫描方式每次可以获取单个波长下完整的空间图像，堆叠各波长下的单色图像即可获得待测样本的完整高光谱图像[/font][/font][font=宋体]。[/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=宋体]2）根据光源和光谱相机之间的位置关系不同，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]成像系统大致可以分为反射式和透射式2种模式。反射模式，即光源和光谱相机位于检测对象同一侧，光谱相机采集的是样本的反射信息，反射式是目前农产品检测领域中较为常用的光谱成像系统；透射模式，即光源和光谱相机位于检测对象不同侧，光谱相机采集的是样本的透射信息，透射成像系统主要应用于穿透性较好的农产品品质检测。[/font][/font][font=宋体]除此之外，还可以基于系统分光器件、响应波长范围等进行分类。[/font]

[font=宋体]完整的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]成像系统通常由硬件和软件两部分组成。硬件部分通常包括成像光谱仪、光源、样品移动平台、数据存储及显示设备、支架等；软件部分通常包括硬件连接通讯、相机参数设置以及采集控制模块等。[/font]

①准确扫描校正样品集中各个样品规范的近红外光谱：为了克服近红外光谱测定的不稳定性的困难，必须严格控制包括制样、装样、测试条件、仪器参数等测量参数在内的测量条件；利用该校正校品集建立的数学模型，也只能适用于按这个的测量条件所测量光谱的样品。②选择与建立校正样品集中各个样品：为了克服近红外光谱复杂与变化的高背景，校正样品集中的各个样品必须包括今后待测样品中的全部背景，利用该校正样品集建立的数学模型，就能够校正样品中各种复杂的背景，该数学模型也只能适用于包括这些背景的样品。③准确测定样品集中每个样品的各种待测成分或性质(称为化学值)。因为这些值测定的精确度是近红外光谱运用数学模型进行定量分析精确度的理论极限。④剔除异常值，建立校正校品集(标样集)：由上述①、②环节测定的校正样品集中种样品的光谱与化学值，有可能由于种随机的原因而有较严重的失真，这些样品的测定值称为异常值。为保证所建数学模型的可靠性，因此在建立模型时应当剔除这些异常值。⑤对校正样品集中样品光谱的预处理与分析谱区的选定：光谱的预处理与谱区的选定，是克服近红外光谱测定不稳定的有效环节。根据标样光谱的状况对光谱预处理，包括求导、数字滤波、付立叶变换与小波变换滤波等，以降低系统背景与随机背景。⑥选择算法、确定模型的参数、建立、检验与评价数字模型：常用的算法有逐步回归分析、偏最小二乘法、主成分回归分析等。这些算法的基本思想是应用近红外光谱的全光谱的信息，以解决近红外光谱的谱峰重叠与复杂背景的影响。⑦用外部证实法检验和评价数学模型，以检验数学模型在时间空间上的稳定性。可以用另外几批独立的、待测量已知的检验样品集，用数学模型预测计算检验集中各样品的待测值；对实际值与预测值作线性相关，并用相关系数和预测标准差来表示预测效果，要求相关系数接近1、预测标准差逼近于校正标准差。为了检验数学模型在时间、空间上的稳定性，需要用数学模型预测不同时间和空间的检验样品集，检验预测标准差是否都能得到稳定的结果。

近红外这个波段内的吸收光谱很宽，不像中红外光谱那样。后来采用的计量学，解决了这个问题，由此[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术快速发展起来。每一项科学技术的发展都是一个从迂回到快速发展再到饱和的过程，这就是科技发展过程中所谓的S曲线。[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术的发展经历了几次这样的S曲线。 第一次是由于一些简易型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的出现和Norris等人所做的工作，掀起了一个应用的小高潮，主要应用于农副产品的分析。 第二次是在80年代后期，计算机技术的迅速发展，带动了分析仪器的数字化和化学计量学的发展。通过化学计量学方法可以解决谱图扁宽、不好分的问题，这使人们重新认识了[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的价值，各种领域的应用研究陆续展开。 第三次是由于光纤技术的介入，近红外在线分析技术得以发展。 科学技术的发展都是这样，每出现一个可借鉴的新技术就推动其向前发展一步。对于什么技术的应用可以促进近红外技术的再次发展，是每个科研工作者应该思考的问题。最近出来一种新技术－MEMS，就是“微型加工”技术，应用这个技术，仪器可以做的非常小。MEMS的应用，有望推动[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术的第四次发展。 “三位一体”[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术 现代[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术包括了[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]、化学计量学软件和应用模型三部分。所谓“三位一体”就是这三者的有机结合才能满足快速分析的技术要求，缺一不可。[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术对于仪器国产化来说： 第一，虽然该技术对仪器硬件的稳定性要求比较高，但是国产仪器经过努力是应该可以达到的。 第二，相关软件并不复杂，我们完全有能力做。 第三，建立模型需要很多数据，对于我国来说只是一个人力问题，我们是有条件的。所以我国完全有条件发展这项技术。 [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的应用领域 目前，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的市场不大。价钱就是一个原因，这是一个经营理念的问题，仪器贵了卖不出去，卖不出去仪器就只能更贵，也是一个恶性循环。 国外市场方面的情况要比较好。据了解，石化领域的在线近红外分析应用已经相当多了。但是他们也认为要让老厂接受还是有困难的。 06年初，国家食品药品监督管理局（SFDA）通过招标的方式订购了总计超过300余台进口傅立叶变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]。财政部当时加上后续的维护费，拨了共5亿人民币的资金，如果这5亿元能够用来发展我们自己的产品，国产近红外仪器的稳定性也能上去了（当然时间进度会有一些差异）。这个事情就是需要有很大的魄力。所以，中国仪器的问题还是重视不重视的问题，而5亿人民币对于我们的财政来说只是一个小数目。 CCD为检测器的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的研制 第一，CCD最初是用在数码照相机上的，产量极大，仪器成本是没有问题的。第二就是近红外技术对仪器硬件的稳定性要求很高，CCD检测器没有移动部件，这个特点符合要求。可是CCD也有缺点，就是它的检测波长范围比较窄。目前这项研究已经商品化了。现在主要做近红外技术的应用研究，这项技术虽然是从农业上开始的，可是在石化领域发展得极快。我们也做过模型传递的研究工作，但是效果还不够明显。因为这项研究是要以仪器硬件为基础的，我们不是一个做硬件的单位，我们的人才也不是做硬件的人才，所以完全用软件来解决效果不是很好。现在，我们在软方法方面继续开展更为深入的研究工作，如汽油调合模型的传递等。 未来[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术的发展分析 一个就是我们军用的技术向民用转移，速度很慢。比如研究过很多军用技术的长春光机所，他们研究近红外技术比我们早得多，可是后来停掉了，其实这个技术当时再往民用方面转是很有益的。军用和民用之间的技术交流如果能够得到进一步的加强，我们的科技也许可以发展得再快一点。 另一个，就是现在的仪器行业有一个恶性循环，产品做的不好，就没有市场，没有市场就没有资金，就更没有办法发展你的产品。那么，谁能切断这个恶性循环？靠我们的政府。政府不用出太多钱，出台些政策就可以了，比如关于仪器工业的税收，时间可以拉长一点；比如采购，可以多制定一些针对国产仪器的采购政策。 我国仪器行业的整体水平 以前有北分、上分、北光、北二光，现在有聚光、英贤、大连依利特、东西电子、普析通用等。但是按照现在的规模来讲，还是不足以与国外抗衡的。我国的家电行业可以与国外抗衡，它的规模很大，而且也出了不少人才、企业家。而仪器行业发展速度要慢得多，比如东西电子，他的发展方向是对的，产品多针对中低端市场，他们也非常努力，可是远没有达到像海尔那样的规模。企业没有达到一定规模的时候，没有力量在研发上投入很大。所以说在相当长一段时间内，仪器工业的创新还得依靠科研院所和企业的双方合作，还要产、学、研相结合。当然还有一种，就是企业的产品比较单一，但是越做越尖端，以取得竞争力。有色金属研究总院的空心阴极灯就是这样，这也是一个立足的办法。

Near Infrared，NIR）是介于可见光（Vis）和中红外（MIR）之间的电磁辐射波，美国材料检测协会（ASTM）将[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]区定义为780-2526nm的区域，是人们在吸收光谱中发现的第一个非可见光区。[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]区与有机分子中含氢基团（OH、NH、CH）振动的合频和各级倍频的吸收区一致，通过扫描样品的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]，可以得到样品中有机分子含氢基团的特征信息，而且利用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术分析样品具有方便、快速、高效、准确和成本较低，不破坏样品，不消耗化学试剂，不污染环境等优点，因此该技术受到越来越多人的青睐。[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术量测信号的数字化和分析过程的绿色化又使其具有典型的时代特征，近年来，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术已成为发展最快，最引人注目的光谱分析技术。

近红外现代[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]（NIR）分析技术是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术，越来越引起国内外分析专家的注目，在分析化学领域被誉为分析“巨人”，它的出现可以说带来了又一次分析技术的革命。近红外区域是人们最早发现的非可见光区域。但由于物质在该谱区的倍频和合频吸收信号弱，谱带重叠，解析复杂，受当时的技术水平限制，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]“沉睡” 了近一个半世纪。直到20世纪60年代，随着商品化仪器的出现及Norris等人所做的大量工作，提出物质的含量与近红外区内多个不同的波长点吸收峰呈线性关系的理论，并利用NIR漫反射技术测定了农产品中的水分、蛋白、脂肪等成分，才使得[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术曾经在农副产品分析中得到广泛应用。到60年代中后期，随着各种新的分析技术的出现，加之经典[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术暴露出的灵敏度低、抗干扰性差的弱点，使人们淡漠了该技术在分析测试中的应用，此后，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]进入了一个沉默的时期。70年代产生的化学计量学(Chemometrics)学科的重要组成部分——多元校正技术在光谱分析中的成功应用，促进了[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术的推广。到80年代后期，随着计算机技术的迅速发展，带动了分析仪器的数字化和化学计量学的发展，通过化学计量学方法在解决光谱信息提取和背景干扰方面取得的良好效果，加之[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在测样技术上所独有的特点，使人们重新认识了[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的价值，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在各领域中的应用研究陆续展开。进入90年代，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在工业领域中的应用全面展开，有关[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的研究及应用文献几乎呈指数增长，成为发展最快、最引人注目的一门独立的分析技术。由于近红外光在常规光纤中具有良好的传输特性，使[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在在线分析领域也得到了很好的应用，并取得良好的社会效益和经济效益，从此[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术进入一个快速发展的新时期。

[font=宋体]为了消除因照明不均匀、探测器内部暗电流、空间衍射效率分布差异、相机探测器不同像元响应及镜头对不同位置透过率的差异等因素对测量结果造成的影响，需要对[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]图像进行校正。将采集得到原始光谱图像转化为相对反射（透射）光谱图像。具体校正步骤为：[/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=宋体]1）[/font][/font][font=宋体]关闭相机快门，采集全黑的标定图像[/font][img=,33,25]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/06/202406230946154698_803_6418678_3.png!w33x25.jpg[/img][font=宋体]。[/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=宋体]2）扫描标准白色校正板得到全白的标定图像[/font][/font][img=,32,25]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/06/202406230946247469_7208_6418678_3.png!w32x25.jpg[/img][font=宋体]。[/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=宋体]3）采集样本绝对图像[/font][/font][img=,26,25]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/06/202406230946320086_6547_6418678_3.png!w26x25.jpg[/img][font=宋体]。[/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=宋体]4）按照下式将绝对图像[/font][/font][img=,26,25]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/06/202406230946411090_1698_6418678_3.png!w26x25.jpg[/img][font=宋体]转换成相对图像[/font][i][font=宋体]R[/font][/i][font=宋体],最终完成[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]图像校正。[/font][align=center][img=,160,46]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/06/202406230946481675_7885_6418678_3.png!w160x46.jpg[/img][/align]

说明：本文参与原创大赛仅为加强传播交流，让更多人发现近红外的魅力，不参与任何奖项评选！我与近红外的半世情缘华夏科创 张新民一、 初恋近红外1991年夏天，我从武汉大学电子学专业毕业，被分配到北京分析仪器厂研究所光谱仪器研究室工作，接到的第一个任务就是参与北京分析仪器研究所与解放军后勤工程学院（重庆）研制“喷气燃料质量指标测定仪”，就是研制一台采用从700－1100nm之间6个不同波长的滤光片作为分光部件的近红外光谱仪，用于测定喷气燃料质量指标，该项目的论证会还请来了农业大学的严衍录教授，我的具体任务是在后勤工程学院冯新泸教授的指导下，完成仪器硬件电路设计和软件编程，在开发过程中还得到天津大学范世福教授、机械工业局蒋为民高工、上海棱光公司吴树恩高工等前辈的帮助指导。为了完成这个接手时不知有多艰巨的任务，我们从开发到应用实验坚持了五年，后来该项目成果获得了全军科技进步二等奖，这就是我刚刚走出大学校门参加工作的第一个研制分析仪器的任务。北京分析仪器厂老工程师告诉我们年轻人，分析仪器很像钢琴，造钢琴的人是工匠而弹钢琴的人是音乐家，造仪器的人是工匠，用仪器做研究的人是科学家，但以前在北京分析仪器厂的车间和食堂常常能看到知名大学的知名教授亲临现场指导，与工厂的工程师和工人打成一片，一起在工厂同吃同住同劳动。我一直把近红外作为我对分析仪器的初恋，分析仪器研制成了我为之奋斗终生的事业，我的人生目标就是在分析仪器领域健康工作五十年，也就是十万小时，今年正好是我参加工作的第二十五年，一直没有离开分析仪器行业，一直没有放弃近红外，一直努力当好近红外光谱仪器工匠。二、 自主创业不忘近红外1999年3月离开国营企业自主创业，2001年3月创办北京华夏科创仪器技术有限公司，2015年7月改制为北京华夏科创仪器股份有限公司。这二十五年一直没有放弃近红外，2007年HT100型阿达玛变换近红外光谱仪荣获中国仪器仪表行业协会主办的第五届中国国际科学仪器及实验室装备展览会CISILE2007自主创新金奖提名，当初我们华夏科创申报该奖项时，朱良漪老总是评委会主任，他特地咨询陆婉珍院士，得知目前还没有看到国内外公开报道采用该技术开发的近红外光谱仪，他特地让我带上仪器到他家里，将仪器打开仔细查看仪器内部设计，当场用他家厨房的食用油进行现场测试谱图，朱老总对我们的近红外光谱仪目标客户定位、用户痛点、设计思路、创新点、技术指标、功能参数等没有疑义，好像具备自主创新金奖条件，但该仪器还没有被用户广泛使用，他说如果该产品评为银奖好像我们评委没有水平，今后也不能再申请金奖，于是想了个折衷办法，建议暂时作为自主金奖提名，今后如果被用户广泛使用并且取得很好的应用效果，还可以再次申请自主创新金奖。该产品2008年获得自主创新金奖。2009年与西门子合作开发过程分析近红外光谱仪，2015年华夏科创子公司：浙江谱创仪器有限公司与武汉大学、华东理工大学共同承担的用于生物医药、生物能源、环境生物治理等生物过程的新一代先进科学仪器的研制：过程分析近红外光谱仪经过3年的努力，顺利通过科技部组织的专家验收。三、 与西门子合资发展近红外西门子中国研究院与华夏科创通过三年的技术合作，开发了可用于全球工业过程分析的阿达玛变换近红外光谱仪。鉴于阿达玛变换光谱技术和数字微镜器件的特点，这种新型光谱仪器特别适合用在信号微弱、需要连续测量的苛刻环境之中。除此以外，这一新型仪器结合了傅里叶变换光谱仪高信噪比、以及CCD光栅分光光谱仪无移动部件高可靠性优点，特别适合便携、车载和无损快速检测应用，具有非常广阔的市场前景。西门子认为：尽管公司内部有着广泛的研发活动和优秀的研发人员，但是公司外部的研发和创意也是能够为西门子业务服务的重要的创新来源。我们希望通过与华夏科创这样的杰出本土技术企业建立长期的战略合作关系，寻找最具突破性的技术并实现其商业价值。经过三年的合作，2012年华夏科创与西门子在上海成立合资企业：谱创（上海）仪器有限公司。四、 国防应用近红外华夏科创一直致力于发展阿达玛变换近红外光谱分析技术，研制的透射便携式“喷气燃料检测仪”已经在国防安全领域得到广泛应用。由于应用领域的特殊性和保密的要求，我们以前的工作不适合于广泛的交流，今后我们希望与近红外制造和应用专家建立更多联系、开展深入交流、进行密切合作，全面提升国产近红外光谱仪器制造商在用户中的知名度、美誉度和忠诚度，共同推进国产近红外光谱仪器在国内外各领域的广泛应用。五、 努力再续近红外二十五年情缘为分析仪器健康工作五十年（十万小时）是我的人生目标，今年正好时间过半，还有第二个二十五年时间可以继续发展近红外光谱仪器制造和应用技术，对我来说至少有三个有利条件：第一是市场需求。近红外技术的应用越来越广泛，我们会坚持在中长波（900－1600nm、1500－2500nm）透射式及反射式、便携式及在线式专用近红外光谱技术的开发及应用，以及在近红外物联网和大数据方面拓展应用；第二是个人偏爱。近红外是我分析仪器的初恋，是我参加工作以来的第一个工作任务，随着工作的深入也对近红外光谱仪的难度认识加深，不仅对单台仪器的稳定性要求很高，还对整批仪器的台间差有很高的要求，对我们仪器硬件软件研制工作者提出很大的挑战，有挑战才有吸引力、才有魅力；第三是物质条件。由于是自主创业，具有决策的自主性，主观上为发展近红外创造有利条件，由于本人崇尚稳健经营，公司一直以来资金充裕，也为发展近红外提供物质基础。未来岁月时刻提醒自己不忘初心，坚持半个世纪当好近红外光谱仪器工匠：近红外虐我千万遍、我视近红外如初恋！

现代[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]（NIR）分析技术是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术，越来越引起国内外分析专家的注目，在分析化学领域被誉为分析“巨人”，它的出现可以说带来了又一次分析技术的革命。 近红外区域按ASTM定义是指波长在780～2526nm范围内的电磁波，是人们最早发现的非可见光区域。由于物质在该谱区的倍频和合频吸收信号弱，谱带重叠，解析复杂，受当时的技术水平限制，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]“沉睡”了近一个半世纪。直到20世纪50年代，随着商品化仪器的出现及Norris等人所做的大量工作，使得[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术曾经在农副产品分析中得到广泛应用。到60年代中后期，随着各种新的分析技术的出现，加之经典[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术暴露出的灵敏度低、抗干扰性差的弱点，使人们淡漠了该技术在分析测试中的应用，从此，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]进入了一个沉默的时期。80年代后期，随着计算机技术的迅速发展，带动了分析仪器的数字化和化学计量学的发展，通过化学计量学方法在解决光谱信息提取和背景干扰方面取得的良好效果，加之[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在测样技术上所独有的特点，使人们重新认识了[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的价值，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在各领域中的应用研究陆续展开。进入90年代，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在工业领域中的应用全面展开，有关[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的研究及应用文献几乎呈指数增长，成为发展最快、最引人注目的一门独立的分析技术。由于近红外光在常规光纤中具有良好的传输特性，使[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在在线分析领域也得到了很好的应用，并取得良好的社会效益和经济效益，从此[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术进入一个快速发展的新时期。希望各位近红外爱好者踊跃发言[em61] [em61] [em61] 新年新气象，祝愿本板块兴旺发达[em27]

说明：本文参与原创大赛仅为加强传播交流，让更多人发现近红外的魅力，不参与任何奖项评选！我与近红外的故事北京化工大学袁洪福当受邀写这个故事时，我竟一时语塞，一个月过后的此时此刻，眼看就要马上要交卷了，还是没能理出个思路来（囧）。是啊，我与近红外结缘太久了，整个生活充满着全是近红外，以致不知道从哪儿写起。嗯，那就捡记忆最深的讲吧。那是1993年，恩师陆婉珍先生交给我一个科研任务就是开发国产近红外分析技术，提升炼厂化验室工作效率，以满足当时高速发展的炼油工业对日益增长的油品常规分析需求。从此，我进入一个全新的研究领域，而且是全身心投入其中至今。1995年，我们在石油化工科学研究院分析研究室103组实验室内设计和搭建了一个采用固定光栅和CCD阵列检测器的短波近红外光谱仪试验装置，测得空气和汽油的能量曲线，在康柏286电脑上运算得到了第一张汽油近红外光谱。我大学学的是理科有机化学专业，线性代数知识少得可怜，那时，毕业已过去11年了，对我来讲，进入崭新的化学计量学学科，其难度之大是可想而知的。从图书馆借了几本线性代数自学补课，好不容易找到MATLAB 4.0（4张4吋软盘），开始了艰苦的探索，那时计算机速度很慢，一个程序运行往往需要一夜，也忘记痛苦了多长时间，反正不短，终有一天，自己编写的PLS1算法MATLAB代码程序通了，使用我们搭建的近红外装置，实现了快速测定汽油辛烷值，当时计算机经过一夜计算获得了这个结果，是在第二天一上班时才发现的，那时候E-MAIL不像现在这样发达，我赶紧把程序和结果打印出来，立刻传真给当时远在美国的陆先生，真的太高兴、太激动了，其情景至今难忘。其后历时几年时间，我们课题组（即现在褚小立教授领导的课题组前身）开发了国内第一套化学计量学软件。将CCD近红外光谱仪器样机产品化(INCE2000)，并在石化工业上进行了成功应用(150多台)，产生了客观的经济效益和社会效益，更重要的则是其示范效应对国内近红外分析技术发展的影响，这项科研成果在1999年获得BCEIA金奖。为了推动国内近红外光谱学科发展，在陆院士组织下，我们课题组编写了国内第一本近红外光谱专著《现代近红外光谱分析技术》，于2000年出版。2000年后我们开发了国内第一套近红外在线分析仪器，在兰州石化公司催化重整工艺上进行成功应用，随后到2008年期间，在石化领域应用了10多套国产在线分析仪器，其中，广州石化汽油调和工艺应用的经济效益达1260万RMB/a，产生的经济效益明显，为此感到欣慰！2006年我到北京化工大学开始了教书生涯，在一个全新的，更加自由的学术环境和氛围下，继续近红外分析技术的研究，不仅仅是研究石化了，我可以随心所欲的，不受限制地研究制药、纤维、食品、水果、医学等领域中的课题，只要我喜欢，真的很开心。在这里，我的研究方向定位于过程分析（PAT）,并且是从原料到产品具体工艺过程，到物流，到消费的全过程，当然，信息也不限于近红外了。主持开发用于各种用途的专用、便携、手持和在线的多种分析仪器。每每获得技术上突破，都充满着成功喜悦。其中，去年开始到现在，我们为我国桑蚕产业写了一个很有意义的故事，值得和大家分享。桑蚕杂交制种第一道工序是分拣雌雄，每公斤蚕蛹约500枚左右，在分选季节，用户每天需要分选约8吨，被分选蚕蛹个数无疑是一个天文数字，传统人工根据蚕蛹器官特征分选，需要上千人作业。遗憾的是原先的工人随着年龄增长逐渐退出工作岗位，而今天从事这项工作的年轻人越来越少，使得这个行业面临着难以为继的严重挑战。2015年我们接受了企业的委托，采用近红外进行技术攻关，成功地实现了活体雌雄蚕蛹的无损高速分选（~12枚/s），错判率为1~2‰，单条生产线可以分选2吨/d，彻底攻克了制约我国桑蚕产业可持续发展的技术难题。想一想，我国丝绸之路在历史上的辉煌，还有今天正在发展的一带一路战略，无不与桑蚕承载的文化有关，其文化至今也有着积极的现实意义，而近红外也能在这里发挥着重要作用，可以看出，我们大家现在所从事的近红外是多么的有意义！我们近红外是一个大家庭，成员来自众多学科和应用领域，随着我国近红外的快速发展，我国近红外人强烈希望有一个属于自己的学术交流平台，在陆院士倡议和组织下，在2006年召开了全国第一届近红外光谱学术会议。期间大家推举我负责组织成立我国近红外光谱学会，我原本不胜言谈，也不喜欢上台面，深知这恰如赶着鸭子上架。还有，大家也知道现实社会中成立一个学会是多么的不容易。为了不辜负陆先生和大家的重托，和刘慧颖老师，褚小立博士等京津地区的多位老师，还有姚建垣先生等，知难而上，一起开始了艰难的筹备工作。不辜负筹备组多年持续的辛勤工作，2009年终于成立了一个专业委员会。学会自开始就注重品牌学会的建设，在全体近红外人的共同努力下，学会在业界的影响越来越显著。2012年申请举办了近红外发展为主题的香山科学会议，以后就有了3个近红外仪器项目先后获得了国家十二五科学仪器重大科研专项的支持。在中国仪器仪表学会的支持下，2014年成立了就红外光谱分会，规模在逐年增加，如今这个学会已成为我国近红外人的温馨之家，在每两年召开的全国学术会议上，愿与会代表人人能有颇丰的收获，能倍感受到尊重，能由衷的感到温暖和舒服。每每想到这些，就很开心。尤其，看到越来越多各行各业的年轻人加入进来，快速成长，取得那么多骄人的成就，我国近红外后继有人，真是倍感鼓舞！哎呀，一不小心篇幅这么多，不希望耽搁大家更多时间，就此停笔。讲起近红外的故事是几天几夜也说不完！今生有幸从事了近红外，我真的很幸福！我与近红外的故事的最后一句话就是：近红外我爱你！

[b][font=宋体]应用概述[/font][/b][font='Times New Roman'][font=宋体][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术已[/font][/font][font=宋体]被[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]广泛应用于制药行业，[/font][/font][font=宋体]能够[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]在生产过程中实现在线检测，[/font][/font][font=宋体]可[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]为工业生产提供大量的数据支持，实现制药过程分析，信息化、数字化、大数据、人工智能协同作业，助力生产过程的精准化控制，提高产品品质[/font][/font][font=宋体]。因此[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术也[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]是智能制造的关键技术[/font][/font][font=宋体]之一[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]。[/font][/font][font='Times New Roman'][font=宋体]国外[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术在制药领域的应用相对较为成熟[/font][/font][font=宋体]，[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]欧洲药典、英国药典、美国药典已把该项技术作为一种标准的检测方法，其检测数据也得到美国[/font]FDA[font=宋体]的认可。美国卫生与公众服务部、美国食品和药品管理局、药物评价与研究中心于[/font][font=Times New Roman]2021[/font][font=宋体]年[/font][font=Times New Roman]8[/font][font=宋体]月共同发布了《近红外分析程序的开发与提交》工业[/font][/font][font=宋体]技术[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]指南，为[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术在制药工业领域的推广应用提供了可以遵循的法规[/font][/font][font=宋体]，对[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术在制药领域的规范化应用极具参考价值[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]。[/font]2005[font=宋体]版、[/font][font=Times New Roman]2010[/font][font=宋体]版、[/font][font=Times New Roman]2015[/font][font=宋体]版和[/font][font=Times New Roman]2020[/font][font=宋体]版《中华人民共和国药典》都将[/font][/font][font=宋体]“[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]近红外分光光度法指导原则[/font][/font][font=宋体]”[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]列入目录[/font][/font][font=宋体]，[/font][font='Times New Roman']2021[font=宋体]年[/font][font=Times New Roman]5[/font][font=宋体]月中国仪器仪表学会发布《中药生产过程粉体混合均匀度在线检测[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]法团体标准》[/font][font=Times New Roman]T/CIS11001-2020[/font][/font][font=宋体]。但整体来说，我国目前这一领域的应用还有待于进一步提升，并完善相应的标准和法规。[/font]

[b][font=宋体]一、[/font][font=宋体]应用概述[/font][/b][font='Times New Roman'][font=宋体][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术已[/font][/font][font=宋体]被[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]广泛应用于制药行业，[/font][/font][font=宋体]能够[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]在生产过程中实现在线检测，[/font][/font][font=宋体]可[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]为工业生产提供大量的数据支持，实现制药过程分析，信息化、数字化、大数据、人工智能协同作业，助力生产过程的精准化控制，提高产品品质[/font][/font][font=宋体]。因此[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术也[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]是智能制造的关键技术[/font][/font][font=宋体]之一[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]。[/font][/font][font='Times New Roman'][font=宋体]国外[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术在制药领域的应用相对较为成熟[/font][/font][font=宋体]，[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]欧洲药典、英国药典、美国药典已把该项技术作为一种标准的检测方法，其检测数据也得到美国[/font]FDA[font=宋体]的认可。美国卫生与公众服务部、美国食品和药品管理局、药物评价与研究中心于[/font][font=Times New Roman]2021[/font][font=宋体]年[/font][font=Times New Roman]8[/font][font=宋体]月共同发布了《近红外分析程序的开发与提交》工业[/font][/font][font=宋体]技术[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]指南，为[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术在制药工业领域的推广应用提供了可以遵循的法规[/font][/font][font=宋体]，对[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术在制药领域的规范化应用极具参考价值[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]。[/font]2005[font=宋体]版、[/font][font=Times New Roman]2010[/font][font=宋体]版、[/font][font=Times New Roman]2015[/font][font=宋体]版和[/font][font=Times New Roman]2020[/font][font=宋体]版《中华人民共和国药典》都将[/font][/font][font=宋体]“[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]近红外分光光度法指导原则[/font][/font][font=宋体]”[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]列入目录[/font][/font][font=宋体]，[/font][font='Times New Roman']2021[font=宋体]年[/font][font=Times New Roman]5[/font][font=宋体]月中国仪器仪表学会发布《中药生产过程粉体混合均匀度在线检测[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]法团体标准》[/font][font=Times New Roman]T/CIS11001-2020[/font][/font][font=宋体]。但整体来说，我国目前这一领域的应用还有待于进一步提升，并完善相应的标准和法规。[/font]

注：资料来源于北京英贤仪器有限公司　　石油化工科学研究院现代[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]（NIR）分析技术是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术，越来越引起国内外分析专家的注目，在分析化学领域被誉为分析“巨人”，它的出现可以说带来了又一次分析技术的革命。近红外区域按ASTM定义是指波长在780～2526nm范围内的电磁波，是人们最早发现的非可见光区域。由于物质在该谱区的倍频和合频吸收信号弱，谱带重叠，解析复杂，受当时的技术水平限制，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]“沉睡” 了近一个半世纪。直到20世纪50年代，随着商品化仪器的出现及Norris等人所做的大量工作，使得[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术曾经在农副产品分析中得到广泛应用。到60年代中后期，随着各种新的分析技术的出现，加之经典[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术暴露出的灵敏度低、抗干扰性差的弱点，使人们淡漠了该技术在分析测试中的应用，从此，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]进入了一个沉默的时期。80年代后期，随着计算机技术的迅速发展，带动了分析仪器的数字化和化学计量学的发展，通过化学计量学方法在解决光谱信息提取和背景干扰方面取得的良好效果，加之[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在测样技术上所独有的特点，使人们重新认识了[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的价值，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在各领域中的应用研究陆续展开。进入90年代，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在工业领域中的应用全面展开，有关[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的研究及应用文献几乎呈指数增长，成为发展最快、最引人注目的一门独立的分析技术。由于近红外光在常规光纤中具有良好的传输特性，使[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在在线分析领域也得到了很好的应用，并取得良好的社会效益和经济效益，从此[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术进入一个快速发展的新时期。我国对[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术的研究及应用起步较晚，除一些专业分析工作人员以外，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术还鲜为人知。但1995年以来已受到了多方面的关注，并在仪器的研制、软件开发、基础研究和应用等方面取得了较为可喜的成果。但是目前国内能够提供整套[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术（[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析仪器、化学计量学软件、应用模型）的公司仍是寥寥无几。随着中国加入WTO及经济全球化的浪潮，国外许多大型分析仪器生产商纷纷登陆中国，想在第一时间占领中国的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析仪器市场。由此也可以看出[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术在分析界炙手可热的发展趋势。在不久的未来，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术在分析界必将为更多的人所认识和接受。

现代[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]（NIR）分析技术是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术，越来越引起国内外分析专家的注目，在分析化学领域被誉为分析“巨人”，它的出现可以说带来了又一次分析技术的革命。近红外区域按ASTM定义是指波长在780～2526nm范围内的电磁波，是人们最早发现的非可见光区域。由于物质在该谱区的倍频和合频吸收信号弱，谱带重叠，解析复杂，受当时的技术水平限制，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]“沉睡” 了近一个半世纪。直到20世纪50年代，随着商品化仪器的出现及Norris等人所做的大量工作，使得[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术曾经在农副产品分析中得到广泛应用。到60年代中后期，随着各种新的分析技术的出现，加之经典[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术暴露出的灵敏度低、抗干扰性差的弱点，使人们淡漠了该技术在分析测试中的应用，从此，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]进入了一个沉默的时期。80年代后期，随着计算机技术的迅速发展，带动了分析仪器的数字化和化学计量学的发展，通过化学计量学方法在解决光谱信息提取和背景干扰方面取得的良好效果，加之[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在测样技术上所独有的特点，使人们重新认识了[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的价值，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在各领域中的应用研究陆续展开。进入90年代，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在工业领域中的应用全面展开，有关[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的研究及应用文献几乎呈指数增长，成为发展最快、最引人注目的一门独立的分析技术。由于近红外光在常规光纤中具有良好的传输特性，使[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在在线分析领域也得到了很好的应用，并取得良好的社会效益和经济效益，从此[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术进入一个快速发展的新时期。

作为全球最大的专业在线分析仪器供应商之一，ABB的产品几乎涵盖所有在线仪器品类。基于120多年的技术创新历史，ABB测量与分析产品的应用覆盖从太空到陆地，从过程控制到排放监测，从气体、液体到固体的测量与分析等各个领域和行业，为工业企业智能制造和智慧城市的燃气、水务等领域提供高灵敏、高密度监测技术与解决方案。ABB傅立叶近红外分析仪器有哪些重要的技术成果？解决了哪些行业难题？未来的发展前景如何？日前，仪器信息网编辑就以上问题特别采访了ABB傅里叶红外/近红外分析技术经理邹贤勇。[color=#ff6428][/color][align=center][img]https://5-img.bokecc.com/comimage/D9180EE599D5BD46/2024-01-09/76F0198E699B31790498CE5AAF1F53F5-1.jpg[/img][/align][back=url(&][/back][font=Arial, Helvetica, sans-serif][size=12px][color=#ffffff]00:00[/color][/size][/font][font=Arial, Helvetica, sans-serif][size=12px][color=#ffffff]/[/color][/size][/font][font=Arial, Helvetica, sans-serif][size=12px][color=#ffffff]06:56[/color][/size][/font][back=url(&]B[/back][font=web][size=24px][color=#ffffff]T[/color][/size][/font][size=12px][color=#dddddd][back=rgba(51, 51, 51, 0.5)]高清[/back][/color][/size][size=12px][color=#dddddd][back=rgba(51, 51, 51, 0.5)]正常[/back][/color][/size][color=#c00000]“多通道傅立叶近红外仪收获各方面好评”[/color]在第16届中国在线分析仪器应用及发展国际论坛暨展览会中，ABB带来四款重磅产品：傅立叶近红外分析仪FTPA2000-260及测试附件（如流通池和探头等）、温室气体分析仪GLA331和连续气体分析仪EL3000系列以及余氯分析仪ACL420。采访中，邹贤勇详细介绍了多通道傅立叶近红外分析仪FTPA2000-260的特点，据介绍，这款产品采用了最先进的傅立叶变换近红外技术，它拥有最多的通道数及最高的分辨率，已在石油、化工、食品、制药、半导体和科研领域发挥了重要的作用,并获得了用户“耐用、可靠和售后服务一流”等方面的一致好评。与其他分析方法比较，该产品提供的分析方法还解决了分析时间长、分析成本高、取样困难和维护成本高等问题。[align=center][img=,500,543]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/e00171e7-b17d-45ea-bc88-f6bb83c3a43c.jpg[/img][/align]此外，邹贤勇还介绍了具有高灵敏度、高速测量优势的温室气体分析仪GLA331，适用于环保、气象站和科研领域的高精度温室气体监测；连续气体分析仪EL3000系列因其灵敏高效、操作简单等特点，适用于过程检测、环境空气监测、CEMS排放检测和高炉气分析等行业抽取式连续气体分析；新一代余氯分析仪ChlorStar系列，可轻松实现余氯或总氯的准确测量，适用于自来水工艺过程监测、出水监测、管网监测、二次供水监测。[color=#c00000]“傅立叶[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]代言词-坚固耐用”[/color]傅立叶近红外因具有快速多组分等优势已成为PAT（过程分析技术）的主要工具，在石油化工等行业的实验室、研发和生产现场得到了广泛的应用。尤其是在工业自动化、智能制造、数字化转型的大力发展下，傅立叶近红外的工业在线检测成为了当前的热门前沿应用。[align=center][img=,500,356]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/ff3059f7-dc42-431d-b522-5ebb5555b593.jpg[/img][/align]“拥有50年傅立叶红外光谱仪制造经验的ABB，坚固耐用已成我们相关产品的标志性名片。”邹贤勇介绍说，ABB傅立叶近红外分析仪采用为航天技术开发的双转轴立体角镜干涉仪，拥有极高抗振性能，几乎不需要维护，极大增强了环境的适用性，相较于传统干涉仪，可获得更高重复性的光谱，从而保证仪器间模型的无缝传递。[align=center][img=,500,276]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/46136fcf-6948-43c3-aaed-c2fdc96a5b49.jpg[/img][/align]邹贤勇在采访中还提及有关傅立叶[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的新品发布计划。其介绍说，为丰富ABB的产品线，带给行业用户新选择，ABB将发布新品“双通道近红外Talys”。据悉，该产品采用ABB先进的傅立叶变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术，拥有双通道、坚固耐用和无需维护等亮点，以契合客户的不同预算和需求。[color=#c00000]傅立叶近红外技术国内市场前景不可限量[/color]据相关报道，2022年全球[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]市场规模达到5.027亿美元，2025年将达5.6亿美元，2030年有望超8亿美元。近年来我国[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术在研发和应用方面都取得了长足进展，业界普遍认为，未来[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在中国的市场前景值得期待。邹贤勇在采访中谈到，“傅立叶近红外技术因其快速高效环保等优势，并经过20多年各行业的应用推广，目前在石化、化工、制药、食品粮油和半导体等领域得到广泛应用。从区域角度来看，未来几年亚太地区有望成为近红外分析仪市场增长速度最快的市场。”同时，邹贤勇也提到当前应用存在的一些难点，比如模型建立、评价和维护专业性较强，相关的检测标准还不完善等。不过，其相信：“这些难点会随着时间经验的积累慢慢被克服。”[来源：仪器信息网] 未经授权不得转载[align=right][/align]

[color=#555555]微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]（Near Infrared Microspectrometer, NIM）是一种运用光学原理对物质的组分和含量进行定性、定量分析的微型无损检测仪器，具有小体积、低功耗、低成本、可现场在线分析、便于二次开发等优点，在农业生产、食品安全、生物医药、石油化工、航空航天以及国防安全等众多领域获得了广泛的应用。例如，Zeltex公司的手持式近红外粮食分析仪可直接显示出蛋白质等成分的含量。[/color][color=#555555]传统的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]体积大、功耗高、价格昂贵、难以二次开发，这极大地限制了其应用范围。直到上世纪90年代，随着微光机电系统（MOEMS）技术的兴起，微型化的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器逐渐出现并不断发展，开启了[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器的微型化进程。[/color][color=#555555]不论哪种类型的光谱仪，都需要将复色光色散为单色光，所以分光是光谱仪最基本的功能。文章根据不同的分光技术，主要介绍了光栅扫描型、傅里叶变换型和阿达玛变换型三种类型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]，并进行了分析及总结。[/color][align=center][color=#333333] [img=,650,234]http://www.gdkjfw.com/images/image/95851544146319.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#888888]图1 典型的微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][/align][color=#ffffff]光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][color=#555555]为了降低微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的成本，德国夫朗禾费光学微系统研究所（IPMS）率先提出了以MOEMS扫描光栅为核心元器件的光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]，以集分光与扫描于一体，可以用价格低廉的单管探测器取代昂贵的阵列探测器，仪器的性能不再取决于阵列探测器而主要取决于扫描光栅（如图2所示）。[/color][align=center][color=#333333][img=,650,207]http://www.gdkjfw.com/images/image/9751544146319.jpg[/img] [/color][/align][align=center][color=#888888]图2 MOEMS扫描光栅型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]工作原理[/color][/align][color=#555555]随着MEMS技术的发展，微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]向超小型、宽光谱发展的趋势越来越大。[/color][color=#555555]2016年IPMS报道了一种体积只有方糖大小，可集成于手机的光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]，如下图所示，光谱范围950~1900 nm，分辨率10 nm，其核心元器件为集成了入射狭缝和出射狭缝的MOEMS扫描光栅芯片。扫描光栅面大小为3 mm×3 mm，采用静电梳齿驱动，并集成了压电式角传感器进行闭环控制，以实现高精度扫描。但由于镜面厚度只有数十微米，在扫描过程中，镜面容易出现动态变形的问题，影响光谱仪的信噪比。基于IPMS的核心技术，德国HiperScan公司在市场上推出了相应商品化的光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]。[/color][align=center][color=#333333] [img=,650,226]http://www.gdkjfw.com/images/image/45711544146319.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#888888]图3 德国IPMS研究所研制的超小型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][/align][color=#555555]国内相关科研团队也进行了光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的研究。[/color][color=#555555]西北工业大学乔大勇团队研制的MOEMS扫描光栅，采用SOI制作，静电梳齿方式驱动，但同样存在镜面动态变形的问题，且静电驱动方式所需驱动电压较高。[/color][color=#555555]重庆大学温志渝团队提出的MOEMS扫描光栅，利用偏晶向硅片制作大面积闪耀光栅，具有较高的衍射效率和分辨率，采用较厚的光栅面能够有效地解决动态变形的问题，但同时带来了稳健性较弱的问题。扫描光栅采用电磁式驱动和传感，便于一体化集成，且所需驱动电压较低，但存在电磁干扰的问题。[/color][color=#555555]由于光栅扫描型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]有MOEMS扫描光栅这一可动部件，抗震性较差，因此开发出高性能的MOEMS扫描光栅是光栅扫描型仪器发展所需突破的关键技术问题，而且在拓宽光谱范围的同时需考虑解决二级光谱重叠的问题。[/color][color=#ffffff]傅里叶变换型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][color=#555555]傅里叶变换型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]是基于光干涉和傅里叶变换原理设计的，一般采用迈克尔逊干涉仪为核心部件。迈克尔逊干涉仪主要由定镜、分束器和动镜组成，而其中的动镜尤为关键。动镜主要做活塞式运动，其可动行程（即扫描位移）的大小直接决定了仪器性能。[/color][align=center][color=#333333] [img=,650,286]http://www.gdkjfw.com/images/image/80411544146319.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#888888]图4 迈克尔逊干涉仪工作原理及MOEMS工艺制成的干涉仪[/color][/align][color=#555555]2[/color][color=#555555]015年，德国夫朗禾费ISIT研究所提出了基于PZT薄膜的压电驱动MOEMS活塞镜，在163Hz谐振频率下扫描位移最大可达±800 μm ，但在扫描位移较大时存在镜面倾斜的问题。镜面倾斜限制了可用的扫描范围，而且会影响干涉信号，因此降低了分辨率。[/color][color=#555555]美国佛罗里达大学谢会开团队对电热驱动MOEMS活塞镜进行了深入研究，其采用双闭环控制的方法不仅有效减小了大位移扫描过程中的镜面倾斜幅度，同时实现了恒定速度的线性扫描，降低了信号处理的难度，使得光谱分辨率和抗干扰能力等性能大为提升。[/color][color=#555555]另一种类型的微型傅里叶变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]则是以层状光栅干涉仪为核心元件，利用单管探测器对零级光谱进行探测。相较于迈克尔逊干涉仪，层状光栅干涉仪不需要分束器、定镜等光学元件，结构更加简单、紧凑。[/color][color=#555555]土耳其科克大学Urey团队提出了一种基于垂直梳齿驱动器的层状光栅干涉仪，同时梳齿电极作为驱动器和可动光栅，产生的位移达到106 μm。[/color][color=#555555]随后，该团队又提出了稳健性更好的基于FR4板材的电磁驱动层状光栅干涉仪，及基于MOEMS技术更大位移的静电驱动层状光栅干涉仪，后者可动光栅的最大位移可扩展至±356 μm，并引入机械闭锁装置以提高抗冲击能力。新加坡国立大学周光亚团队也做了相应的研究。[/color][color=#555555]微型傅里叶变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]具有结构紧凑、光通量大、波长精度高、高分辨率等优势，适用于对分辨率要求较高的场合，但仍存在抗震性差的固有缺陷以及仪器性能受限于动镜或可动光栅所能实现的活塞位移等问题。目前，瑞士Arcoptix公司、日本滨松、埃及的Si-Ware Systems和国内的无锡微奥公司均推出了商品化的微型傅里叶变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]。[/color][color=#ffffff]阿达玛变换型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url][/color][color=#555555]阿达玛变换型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]是一种在色散光谱仪中引入阿达玛变换的数字变换型仪器，通过光的多路复用提高信噪比，而且一般采用单管探测器使成本较低，无移动部件使抗冲击能力也优于傅里叶变换型光谱仪。[/color][align=center][color=#333333] [img=,650,214]http://www.gdkjfw.com/images/image/76961544146320.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#888888]图5 微型阿达玛变换光谱仪工作原理及数字阵列微镜[/color][/align][color=#555555]基于数字微镜阵列的微型阿达玛变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]通过控制微镜单元的选通实现对光信号的开关调制，既减小了光谱能量损失，也抑制了杂散光的干扰，是近年来研究的热点。[/color][color=#555555]为了进一步减小光能量损失，重庆大学张智海等人结合H矩阵与S矩阵的优点，提出了一种互补S矩阵编码调制方案，在S矩阵的基础上将信噪比提升约1.4倍。[/color][color=#555555]2014年，长春光学精密机械与物理研究所刘华团队设计了一种光谱折叠式微型阿达玛变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]，采用两个子光栅使光谱范围有效拓宽为800~2000 nm，光谱分辨率也得到了提升，但杂散光较大。为了避免这一缺陷并降低光谱仪的复杂度，该团队又提出了一种采用自由曲面透镜准直的光谱折叠式光谱仪来拓宽光谱，光谱范围达800~2400 nm，可覆盖几乎整个近红外波段，仿真结果显示分辨率优于10 nm，提升了光能利用率，降低了消除二次光谱的难度。[/color][color=#555555]微型阿达玛变换[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]具有光通量大、信噪比高、成本低、抗震性较好等优点，适用于微弱光谱信号的检测，编码技术和光谱拓宽仍是近年研究的热点。目前，Polychromix公司、Aspectrics公司和国内的北京华夏科创仪器公司均有相应的商品化仪器出现在市场上。[/color][color=#555555]由于近红外探测器在整台微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]成本中占的比重较大，所以采用单管探测器的微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]成本较低。在MOEMS技术的推动下，微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的体积也大为缩小。因此，微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]可以走出实验室，应用到越来越多的领域中。如近年来出现的SCIO、TellSpec等廉价小巧的专用型微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]。[/color][color=#555555]微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]一直朝着宽光谱、高分辨率、高信噪比、高集成度、小体积、低成本、快速检测等方向发展，国内外的科研机构一直在新原理、新工艺、新材料等方面进行着不懈的探索和努力。今后，微纳技术的发展势必会给微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的发展提供有力的技术支撑，而且随着对微型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]的二次开发和应用领域的拓宽，光谱与人类生产生活的联系将会更加密切。[/color]

近红外与中红外光谱分析的区别 是介于可见区和中红外区间的电磁波，不同文献中对其波长范围的划分不尽相同，美国试验和材料协会（ASTM）规定为700 nm至2500 nm。NIR常被化分为短波近红外(SW-NIR)和长波近红外(LW-NIR),其波段范围分别为700—1100 nm和1100—2500 nm。 1800年，Herschel 首次发现了NIR光谱区 1900年前后，NIR光谱仪器使用玻璃棱镜和胶片记录器，其光谱范围局限于700 nm—1600 nm。50年代的商品NIR光谱仪使用硫化铅光敏电阻作检测器，其波长范围能延伸至3000 nm，能用于定量分析，但，由于NIR消光系数低和谱带宽而解析困难，该技术并没有获得广泛应用。60年代，Karl Norris 使用漫反射技术对麦子水分、蛋白和脂肪含量进行研究，发现NIR光谱用于常规分析的实用价值。随计算机发展和化学计量学（Chemometrics)诞生，NIR和化学计量学结合产生了现代NIR光谱学。NIR最先应用于农业领域。80年代，光谱仪器制作和计算机技术水平有了大的提高，NIR被广泛应用于在工业和其它领域。近几届匹司堡分析仪器会议上，NIR已成为红外光谱分析报道的热点。NIR在线分析应用给石化工业带来了巨大经济效益，更是引人注目。 根据红外辐射在地球大气层中的传输特性，通常分为近红外（0.75μm到3μm）、中红外（3μm到30μm）、远红外（30μm到1000μm）。 主要区别是波长不同，应用领域不同。 红外吸收光谱法是定性鉴定化合物及其结构的重要方法之一,在生物学、化学和环境科学等研究领域发挥着重要作用。无论样品是固体、液体和气体，纯物质还是混合物，有机物还是无机物，都可以进行红外分析。红外光谱法广泛应用于高分子材料、矿物、食品、环境、纤维、染料、粘合剂、油漆、毒物、药物等诸多方面，在未知化合物剖析方面具有独到之处。 （NIR）分析技术是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术，越来越引起国内外分析专家的注目，在分析化学领域被誉为分析“巨人”，它的出现可以说带来了又一次分析技术的革命。 近红外区域按ASTM定义是指波长在780～2526nm范围内的电磁波，是人们最早发现的非可见光区域。由于物质在该谱区的倍频和合频吸收信号弱，谱带重叠，解析复杂，受当时的技术水平限制，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]“沉睡” 了近一个半世纪。直到20世纪50年代，随着商品化仪器的出现及Norris等人所做的大量工作，使得[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术曾经在农副产品分析中得到广泛应用。到60年代中后期，随着各种新的分析技术的出现，加之经典[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术暴露出的灵敏度低、抗干扰性差的弱点，使人们淡漠了该技术在分析测试中的应用，从此，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]进入了一个沉默的时期。80年代后期，随着计算机技术的迅速发展，带动了分析仪器的数字化和化学计量学的发展，通过化学计量学方法在解决光谱信息提取和背景干扰方面取得的良好效果，加之[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在测样技术上所独有的特点，使人们重新认识了[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的价值，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在各领域中的应用研究陆续展开。进入90年代，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在工业领域中的应用全面展开，有关[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的研究及应用文献几乎呈指数增长，成为发展最快、最引人注目的一门独立的分析技术。由于近红外光在常规光纤中具有良好的传输特性，使[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]在在线分析领域也得到了很好的应用，并取得良好的社会效益和经济效益，从此[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术进入一个快速发展的新时期。 我国对[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术的研究及应用起步较晚，除一些专业分析工作人员以外，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术还鲜为人知。但1995年以来已受到了多方面的关注，并在仪器的研制、软件开发、基础研究和应用等方面取得了较为可喜的成果。但是目前国内能够提供整套[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术（[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析仪器、化学计量学软件、应用模型）的公司仍是寥寥无几。随着中国加入WTO及经济全球化的浪潮，国外许多大型分析仪器生产商纷纷登陆中国，想在第一时间占领中国的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析仪器市场。由此也可以看出[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术在分析界炙手可热的发展趋势。在不久的未来，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术在分析界必将为更多的人所认识和接受。 现代[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析是将光谱测量技术、计算机技术、化学计量学技术与基础测试技术的有机结合。是将[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]所反映的样品基团、组成或物态信息与用标准或认可的参比方法测得的组成或性质数据采用化学计量学技术建立校正模型，然后通过对未知样品光谱的测定和建立的校正模型来快速预测其组成或性质的一种分析方法。 与常规分析技术不同，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]是一种间接分析技术，必须通过建立校正模型（标定模型）来实现对未知样品的定性或定量分析。具体的分析过程主要包括以下几个步骤：一是选择有代表性的样品并测量其[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]；二是采用标准或认可的参考方法测定所关心的组分或性质数据；三是将测量的光谱和基础数据，用适当的化学计量方法建立校正模型；四是未知样品组分或性质的测定。由[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术的工作过程可见，现代[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术包括了[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]、化学计量学软件和应用模型三部分。三者的有机结合才能满足快速分析的技术要求，是缺一不可的。 与传统分析技术相比，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术具有诸多优点，它能在几分钟内，仅通过对被测样品完成一次[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的采集测量，即可完成其多项性能指标的测定（最多可达十余项指标）。光谱测量时不需要对分析样品进行前处理；分析过程中不消耗其它材料或破坏样品；分析重现性好、成本低。对于经常的质量监控是十分经济且快速的，但对于偶然做一两次的分析或分散性样品的分析则不太适用。因为建立[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]方法之前必须投入一定的人力、物力和财力才能得到一个准确的校正模型。 [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]主要是反映C-H、O-H、N-H、S-H等化学键的信息，因此分析范围几乎可覆盖所有的有机化合物和混合物。加之其独有的诸多优点，决定了它应用领域的广阔，使其在国民经济发展的许多行业中都能发挥积极作用，并逐渐扮演着不可或缺的角色。主要的应用领域包括：石油及石油化工、基本有机化工、精细化工、冶金、生命科学、制药、医学临床、农业、食品、饮料、烟草、纺织、造纸、化妆品、质量监督、环境保护、高校及科研院所等。在石化领域可测定油品的辛烷值、族组成、十六烷值、闪点、冰点、凝固点、馏程、MTBE含量等；在农业领域可以测定谷物的蛋白质、糖、脂肪、纤维、水分含量等；在医药领域可以测定药品中有效成分，组成和含量；亦可进行样品的种类鉴别，如酒类和香水的真假辨别，环保废弃物的分检等。 相信随着科学技术的不断发展，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析技术这一先进的技术必将得到广泛的认同和应用。

1. 傅立叶变换近红外光谱仪能为我们烟草行业做什么？ 傅立叶变换近红外光谱仪在烟草工业中的应用分为定量分析和定性分析两部分。定量分析主要分析初烤烟、复烤烟和烟丝中的总糖、还原糖、总氮、烟碱、氯、钾、水份和淀粉等，还能分析制丝过程中烟丝的PH值和挥发碱等。定性分析现在主要用于产地鉴别、真假烟的鉴定及等级分类。在线的傅立叶变换近红外光谱仪可以用于制丝生产线或打叶生产线上在线快速分析。2. 近红外的应用和发展前景如何？ 卷烟企业需要对进厂复烤烟的化学成分进行快速分析，以满足配方的要求，用于常规湿化学方法的分析速度慢，而且对操作人员的素质要求高，很难满足快速分析的要求。国内许多烟草企业看到了近红外分析的优势，有些已经购进并实际应用，另外许多则开始关注和考察。相信随着人们对它的认识逐步加深，其应用范围会越来越广泛并成为必不可少的分析手段2002年国家烟草专卖局要求打叶复烤企业的复烤烟必须注明主要成分的含量，近红外仪器分析速度快、精确度高、操作简单的特点充分满足了打叶复烤企业的需要。3. 与其他的检测方法相比，近红外检测具有那些优势？ a) 分析速度快，一般分析一个样品的时间为1分钟。 b) 不需要对样品进行化学处理，分析步骤简单。 c) 无消耗品，无环境污染，不破坏样品，经济无浪费。 d) 一次测试能够同时得到多种成分或指标，甚至开发多种新指标而没有所谓"通道"限制。 e) 操作简单，对人员素质无特殊要求。 f) 分析结果的精确度比湿化学方法高，准确度的统计结果接近建立模型的标准方法的误差。 因为仪器具有优异的稳定性，高重现性，操作环节少，所以数据更可靠。 g) 仪器用途广泛，能够放到现场使用，甚至能够在线实时检测。 h) 可检测的样品广泛，通常是固态的片烟、烟丝或粉末，也可以扩展到液态，还可开发检测 其他辅料的方法。在辅助品吸、真假鉴别方面也取得了可喜的进展。 i) 可透过玻璃或塑料袋直接测量样品。 j) 通过模型传递，实现多用户采用同一检测基准，消除了个体差异，使数据更有说服力。4. 为什么在我国傅立叶变换近红外光谱仪最近几年才得以真正广泛的应用？ 我国在七八十年代有着两次深刻的教训，当时引进了大批近红外仪器，大批设备没有得到很好的应用，中国近红外应用的发展一度陷入"低谷"。主要由几个方面的原因造成：1)硬件方面的局限性：现代傅立叶变换技术的应用是近红外发展历史的一次革命，遗憾的是当时我们引进的主要是传统滤光片型、光栅型和傅立叶偏振干涉近红外仪器，它们与现代傅立叶变换近红外相比，在性能上有很大差异：-波长准确度要低一个数量级；-其结构决定扫描速度低，应用受到很大的限制；-光谱分辨率受狭缝限制，较现代傅立叶变换近红外光谱仪低一个数量级；-很容易受自然杂散光干扰，使得检测结果失真，而后者只检测干涉光，不受杂散光影响；-由于光通量小，扫描速度低，故信噪比和检测限较差，因此低含量组份的干扰因素 。2)软件方面的局限性：由于计算机性能、软件开发水平以及化学计量学的研究有限，在多组份信息提取技术、数据模型的智能优化、检测条件自动优化以及自我诊断和信息传输等方面或者处于空白，或者力不从心。3)缺少强有力的技术支持：当时没有充分意识到这一点的重要性，在引进消化与硬件相配套的软件、技术方面做的工作很有限，在设备维护、应用开发、培训交流方面也没有深层次的与国外进行合作，因此对仪器的理解不够深刻，应用方面有些孤立无援。直到1997年，布鲁克公司在中国正式推出傅立叶变换近红外光谱仪，才真正从根本上改变了这一局面。4年来，公司组建了应用开发实验室和技术支持专家组，并成立了用户协作网系统，真正做到应用技术支持和应用技术"本地化"，与中国的用户共同开发，使傅立叶近红外仪器在许多领域得到应用推广和发展。5. 干涉仪在仪器中的作用如何？实现其性能的要点是什么？立体角镜解决了什么样的问题？ 干涉仪是傅立叶变换近红外光谱仪的核心部件，其作用是将光源发出的光通过分束器分成2束，分别到达动镜和定镜，通过动镜的移动进行傅立叶变换，产生干涉信号，因此干涉仪的稳定性是决定仪器的稳定性的关键。 实现其性能的关键是动镜在快速运动过程中光路不能发生偏转，如发生偏转，定镜与动镜的光路干涉信号降低，仪器的灵敏度降低。同时干涉仪应具有抗振能力。常规干涉仪的动镜和定镜都是平面镜，只有垂直光路才能保证反射光路稳定，但这一点是很难保证的。立体角镜的3个镜面都是互成直角，只要光到达其中任何一个镜面，根据法线反射的原理，反射光路永远稳定,这也是布鲁克的专利。6. 分束器在仪器中的作用如何？实现其性能的要点是什么？低羟基石英玻璃材质有什么优势？ 干涉仪是傅立叶变换近红外光谱仪的核心部件，而分束器则是干涉仪的核心部分。其在仪器中的作用是将光源发出的光分成两束，这两束光通过动镜和定镜的作用产生傅立叶变换。分束器的光学参数决定其性能，也就是说如果在近红外谱区最好使用在该谱区光学性能最好的分束器，如低羟基石英分束器（谱区范围25,000-3,300cm-1），加上近红外光源和近红外检测器，光谱最佳范围是15,500-3,500cm-1，正好含盖近红外谱区（12,800-4,000cm-1），是世界公认的最佳近红外分束器。 近红外与中红外都是对OH敏感的谱区，低羟基石英玻璃材质对该谱区的光衰减小，通透性好。另外，石英玻璃的物理、化学性质非常稳定，对检测环境的适应性很强。7. 数字式检测器与模拟检测器在仪器整体性能及操作方面的差异如何？ 数字式检测器是在检测器上直接进行A/D转换，产生的数字型号送到计算机，数字信号传输过程稳定，不受周围电磁波的干扰，布鲁克公司使用24位A/D转换，数据精度高，以上措施提高了仪器的信噪比。 模拟检测器是将模拟信号直接传递到计算机或仪器内部的控制板，再经过A/D转换，传输过程容易受到周围电磁波的干扰，一般使用的为16或20位A/D转换，数据精度不高，仪器的灵敏度差。两种检测器的性能在实际应用中的差别非常明显。8. 背景在检测中有什么作用？镀金背景有什么好处？为何要内置？ 背景就是空白，应该是没有任何吸收和反射衰减的材料。因为直接测定样品吸收多少光是无法实现的，用背景先测定全反射（"0"吸收）的光谱，测定样品的反射光谱，用背景的全反射光谱扣除样品的反射光谱，即得到样品的吸收光谱。 镀金材料对红外反射效率高，几乎是100%反射率，而且容易清洗，不容易氧化和污染。内置背景自动测定的优势是保证背景这一影响检测结果的关键部件不受污染，不受到物理损坏。9. 积分球的工作原理是什么？积分球和采样光斑的大小有何意义？ 积分球是将样品反射的光全部收集，提高信号的强度；同时对不均匀样品的反射光具有平均效果，消除基线的漂移。 积分球大，采样光斑才能大；积分球大，对反射光的平均效果好，消除基线漂移效果好。 另外，采样光斑大，采样量就会大，采样代表性就会好，测量准确度也相对会更高。10. 为什么说大的积分球和光斑对检测大颗粒及非均匀样品更有利？ 大的积分球和光斑测定大颗粒及非均匀样品效果更好的原因是大积分球平均反射光的效果好，消除由于不均匀颗粒表面的反射造成基线漂移效果好。大光斑可以照射更多的样品，数量多，采样的代表性就好，实验结果的准确度和重复性都好。11.积分球的材料选择镀金有何好处？ 镀金的积分球反射率高，采集光谱的信号质量好，稳定不易氧化。我们曾试用镀铝材料的积分球，但是反射率不理想并且长时间使用后容易被氧化，仪器总不能达到理想状态。选择镀金材料虽然成本提高了，但这些问题迎刃而解，在提高仪器整体性能方面价值明显。 12. 样品杯选材有何要求？为什么每个样品杯的光学性能要一致？ 样品杯选材使用的光学材料应该是低OH石英，即光学性质最好并且最稳定的材料。 如果每个样品杯的光学性能不一致，同一个样品在不同的样品杯上的测试结果会不同，影响数据的真实性。如果只用一个样品杯测样，效率太低，而且操作会很烦琐。13. 仪器状态实时监控能够解决哪些可能出现的问题？ 仪器状态实时监控分为两部分内容： a) 监控仪器内部的各种性能指标是否满足实验要求，及时发现仪器本身出现的问题。如果仪器性能指标不满足实验要求，盲目做样，测试结果必然是错误的。 b) 实时监控仪器所使用的附件是否正确，避免仪器故障；也避免出现因为所用附件不正确造成测试结果错误。 这也是ISO和FDA对仪器的规定性要求。

说明：本文参与原创大赛仅为加强传播交流，让更多人发现近红外的魅力，不参与任何奖项评选！六年近红外之路------从一台近红外到多台近红外的成长四川特驱投资有限集团 陈平近红外在饲料行业的应用，应该说在国外已经有很长的历史了，所以外资企业的近红外应用较早，并且是以规模化的应用模式快速复制和扩张。而国内饲料近红外的大规模应用，大部分是最近十年间的事情。我很有幸当年毕业后正好碰见这个时期，把自己的职业生涯和集团近红外应用和推广联系在了一起，作为近红外项目负责人组建了目前的近红外定标项目中心，经历见证了近红外在我们集团的应用发展过程。我于2010年毕业于四川农业大学动物营养研究所动物营养专业，作为学校的优势专业，不缺工作岗位，同学们除了继续深造，大部分选择配方师或饲料研发岗位从事技术工作，唯独我是例外。当时对实验室情有独钟，第一个工作项目是用ELISA方法进行霉菌毒素检测分析，并且在集团开展培训推广该技术。因为读书期间有一年半细胞生物学实验的基础，这个检测简直是小菜一碟，工作之余可以兼职看看近红外。这台近红外比我早一年到实验室，此时已经有常规的成品和大宗原料模型，用于和总部最近的全价料工厂的检验。用肖雪博士的“要不试试近红外？”的想法，联系到自己的日常检测工作，我立马就想用它建立一个玉米的黄曲霉毒素和呕吐毒素的预测模型！虽然对近红外操作都还是一头雾水，可是说干就干，看着软件说明书，请教了一下同事操作方法，还查阅到了相关的所有文献，只有老外发表过类似的文章，有可行性，这在国内检测都还是空白呢！要是建成了可以节约多少检测成本呢，感觉读书时候的钻研劲儿又上来了，把波长间隔设到4cm-1，样品取3次平均，还想把颗粒和粉碎模型一起做，检测，粉碎，扫描，100多个样品，天天从早干到晚，然后数据分析，光谱处理，波段选择，参照老外，也自己用软件优化，结果------不了了之。现在看来，有些笑话，也感叹那时候真的很年轻。近红外说起来很简单，因为有商业配套软件，简单到我们可以把计算过程当成是黑匣子，目标就是建立一个模型，R2要接近1，RMSECV要最小。中间却缺少了很多环节，对数据的综合解读能力也基本处于外行状态。殊不知，近红外技术是一门多学科技术，涉及到到知识面太广了，光谱学，化学计量学，统计学，还有所要检测项目相关的行业知识。我喜欢把近红外工作比喻为下棋，因为一招错可能会导致全盘皆输，一旦一个环节错了，最终出来的数据都可能会不尽人意。很多人对近红外都能说出十之八九，可是往往那不足的一二就成了水桶原理的短板，所以即使很多人都可以给我们的工作提供专业的建议，没关系，一一接受，但是去伪存真，扩充知识面，在建模之初做好打算比后期补救的意义会大很多。半年过去，检测工作没再继续，之前从事近红外管理的同事辞职了，我开始接手专职近红外工作。我也开始脚踏实地地把应用重心转到常量分析上，对提高模型的稳健性做了大量优化工作，在此过程中对软件操作维护已经非常熟悉了。鉴于第一台近红外在公司的“良好”应用（至少替代了很多手工分析，节约了大量的人力物力），技术总监决定在集团大规模推广近红外了。当我产假休完已经2011年底，新来的5台近红外很快摆在了我面前，等待验收调试。报警，斜率，截距，样品，数据，这些词天天在我的头脑里打转，下班都挥之不去。因为我们选择的其中一款仪器在全球都大概算是首发了，应用经验都有些缺乏，可能还有些信心太足。我们就当是第一个吃螃蟹的公司，调试了近两个月，还是没有达到我们先前使用的单台近红外的预期结果，但是抵不住分公司的压力，还是把仪器下发到各个分公司，反馈回来的情况是------其中一个品管经理给我们总监投诉花几十万买回来一个废物。那一刻真的很崩溃。如果说前期单台近红外自己还能简单地玩一玩，现在是真心HOLD不住了。庆幸的是领导并没有批评我，还组建了四人的近红外项目组团队协助我进行湿化学分析，这是对我工作最大的鼓励和支持。厂家技术团队尽可能给予了我技术支持。虽然顶着压力，当时还是想，我就不信近红外做不出来，颇有“不撞南墙不回头”的气势。也正是因为碰到的问题太多，促进我去学习更多的知识和进行更多的反复论证，这些问题就像是滋养我快速成长的雨露一样，带动了我很多的思考。大概过了半年时间，一直以来的坚守终于有了回报，雨过天晴，问题逐渐解决一些了，网络化应用的优点也逐渐显现出来，为我节约了大量的时间和精力。现在管理的二十多台近红外，除了安装的时候亲自下分公司验收培训，再也没有太多的机会能下分公司了。现在的近红外已经成为我们分公司缺一不可的工具。去年，褚小立博士把我们近红外工作者们都拉入微信群，让我第一次有机会见识到了如此多的不同的专业背景专家，并且参加第六届近红外光谱学年会见到了真人，听着他们的故事，执着和坚守是大家共同的特点，作为一个近红外迷，不是近红外专业出身，但是能够成为其中一分子被接纳，竟然毫无违和感，我很感谢这个群体对一个非学术界晚辈后生的包容。回顾这六年来的近红外工作，感慨万千，我也一直在探索论证中成长，真正无怨无悔。

说明：本文参与原创大赛仅为加强传播交流，让更多人发现近红外的魅力，不参与任何奖项评选！近红外从业有感南京理工大学周帅我目前从事近红外光谱在军工特殊化学品领域的应用研究，主要关注近红外的定量分析方法。当前国内军工企业的生产工艺比较落后，过程分析技术远不如中医药、食品、民用化工等行业先进，常用的传统湿化学分析严重制约生产的连续化，因此军工领域实际上迫切需要近红外光谱技术解决在线/快速检测的问题。一些研究人员已经开展了相应的研究，但是由于种种原因，近红外光谱技术在该领域基本停留在理论研究阶段。前些日子我投出的文章受到一位审稿专家的质疑，他认为近红外在军工领域的应用只处于发表论文阶段未用于实际，是因为近红外方法在这方面的应用存在明显局限性，否则早就取代传统方法了；对此我是这样回复的：与我们合作的四川某兵工单位已经将近红外技术用于火炸药成分含量的实际检测且效果良好，我们课题组承担的国防火炸药科研专项《XXX在线检测与精确计量加料技术》就是针对实际生产需要而进行的研究，并会将设计的配套仪器设备装在生产线上进行实际检验。虽然近红外存在一定局限性，但事实证明该技术是可以解决实际生产中相当一部分的快速检测问题的。近红外技术在多个领域（如医药、农业、饲料等）已有大规模应用，并出台了一大批相应的国家标准，说明近红外技术还是有可行性的。十三五期间国家将大力支持军工企业的工艺技术升级，在线/快速检测是非常重要的一个环节，这非常有利于推广近红外在军工领域的应用。相信在我们科研工作者的努力下，近红外将在军工领域大有可为，而本人愿当马前卒，为国防事业和近红外事业贡献绵薄之力。

说明：本文参与原创大赛仅为加强传播交流，让更多人发现近红外的魅力，不参与任何奖项评选！难以割舍的近红外北京市理化分析测试中心 武彦文回顾这十年来我与近红外，用“若即若离却难以割舍”来形容仿佛最为贴切。博士后期间我主攻的是中红外光谱分析技术，在读文献和学术交流时，我不时接触到近红外光谱，当时并没有太在意，认为是两种不同的分析思路。恰巧当时召开第一届近红外光谱学术会议，于是就抱着开眼界的心态去了，于是就被“震住”了。那届会议给我的印象非常深刻，对于初入分子光谱领域的新兵，我没有想到陆婉珍院士等近红外人已然做出了那么大的成绩。于是乎，在后来的研究工作中，我有意识地把近红外相关内容添加到自己的研究当中，有时是将中红外和近红外两个波段的谱图综合起来分析解读，有时是把化学计量学方法运用在中红外的谱图分析中。随后我发表了运用中红外和近红外两种方法快速分析精油成分的文章（http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0731708507006772）。尽管如此，近红外在那段工作中扮演的仍然是配角，因为我的大多数研究是定性分析，即使有定量要求我也一般考虑用中红外。此外，博士后期间的研究与实际生产结合较少，使得近红外始终没有成为我的研究主体。然而，那次参会的深刻印象，使我不自觉地开始关注近红外技术点滴发展和进步，尽管始终都是默默关注。进入新的工作单位后，我的研究重心有所调整，精力主要集中在分析检测与标准方法开发上。由于近红外不是标准方法，相关的检测规范尚没有建立，还不能应用在我们这样的第三方检测机构，感觉自己好像与近红外渐行渐远。然而，随着北京市科技计划课题与自然科学基金等几个项目的连续资助，近红外再一次进入我的研究视野。在我所关注的食用油分析领域，近红外的优势已经充分展现。首先是成熟的碘值定量检测方法，由近红外仪器与定量模型集成的专用仪器，已经成为各个大型油脂企业的日常必需；其次是油脂原料中多种指标的快速定量，已经让近红外光谱在油料收购环节中大展身手；此外，近红外在线监测饼粕的蛋白含量，使得其威力在生产领域受到广泛重视。对于油脂分析的其他应用领域，如脂肪酸组成、酸值测定以及油脂的鉴定与掺伪，近红外也在跃跃欲试。近年来，在北科院（上级单位）与理化中心领导的不断支持下，我与团队应用近红外研发出一系列的油脂分析方法，包括芝麻油、花生油和大豆原油等油脂的真伪鉴别和掺伪分析，油脂中的脂肪酸组成分析等等。然而，任何技术都有其局限性，当我们发现近红外不适用于某些分析需求时，就把目光转到其他分子光谱上。但研究思路依然延续近红外，例如利用化学计量学方法与拉曼光谱、荧光光谱甚至紫外-可见光谱结合的方法，研究油脂的氧化特性，考察油脂的提取、精炼过程，等等。目的是应用更为经济的分析技术研发出简便、快捷的检测方法。在应用上述几种分子光谱技术开发食用油分析方法的过程中，我们渐渐发现自己在这方面的积累和经验越来越多，于是产生了与大家分享的念头。今年，我们团队将在课题研究之余，撰写一本专著——《分子光谱与油料油脂》。在这里，我恳请在这方面有好的实际应用案例的专家、学者以及企业与我们联系，通过丰富的实例推动分子光谱在油料油脂分析领域的进一步发展。最后我特别想感谢几位良师诤友，是近红外将我和他（她）们联系在一起，燕泽程、刘慧颖、韩东海、袁洪福、褚小立……。也许，对于一名科研工作者而言，在亲历一场ge命性技术的发展过程中，除了见证和参与，更多的收获是来自前行者的支持与鼓励。

[em01] [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]定量分析的七个环节① 准确扫描校正样品集中各个样品规范的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]：为了克服[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]测定的不稳定性的困难，必须严格控制包括制样、装样、测试条件、仪器参数等测量参数在内的测量条件；利用该校正校品集建立的数学模型，也只能适用于按这个的测量条件所测量光谱的样品。 ② 选择与建立校正样品集中各个样品：为了克服[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]复杂与变化的高背景，校正样品集中的各个样品必须包括今后待测样品中的全部背景，利用该校正样品集建立的数学模型，就能够校正样品中各种复杂的背景，该数学模型也只能适用于包括这些背景的样品。可以按光谱特征或浓度来选择校正校品集。③ 准确测定样品集中每个样品的各种待测成分或性质（称为化学值）。因为这些值测定的精确度是[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]运用数学模型进行定量分析精确度的理论极限。④ 剔除异常值，建立校正校品集（标样集）：由上述 ① 、② 环节测定的校正样品集中种样品的光谱与化学值，有可能由于种随机的原因而有较严重的失真，这些样品的测定值称为异常值。这些失真的样品，若包含在校正校品集中，就会影响所建数学模型的可靠性，因此在建立模型时应当剔除这些异常值。一般定量分析程序中都包含用统计方法指出某些异常值，应用人员可以根据情况决定是否将这些异常样品剔除。 ⑤ 对校正样品集中样品光谱的预处理与分析谱区的选定：光谱的预处理与谱区的选定，是克服[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]测定不稳定的有效环节。根据标样光谱的状况对光谱预处理，包括求导、数字滤波、付立叶变换与小波变换滤波等，以降低系统背景与随机背景。[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]定量分析数学模型所包含的谱区（光谱的数据点）一般应根据样品的特点而选定；增加谱区的范围就可以增加对光谱信息采集的范围，即提高信息量；但因为每个光谱的数据点也包含了测量误差，因此数学模型所利用的数据点越多，则包含的测量误差也越大，为了减少[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]中某些信息量小、失真大的部分谱区，以避免这些谱区的测量误差影响数学模型的稳定性，需要选择建立数学模型所用的谱区。可以依据导数光谱或相关系数随频率变化的相关图，用以选择数学模型包括的频率范围。 ⑥ 选择算法、确定模型的参数、建立、检验与评价数字模型：常用的算法有逐步回归分析、偏最小二乘法、主成分回归分析等。这些算法的基本思想是应用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的全光谱的信息，以解决[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的谱峰重叠与复杂背景的影响。如前所说，不同组分虽然在某一谱区可能重叠，但在全光谱范围内不可能完全相同，因此，为了区别不同组分，必须应用全光谱的信息。可用内部交叉证实法确定数学模型所用的最佳维数（即阶数）。内部交叉证实的方法是评价确定数学模型的一种有效方法。这种方法是依次、每次从校正样品集中提出一个或几个样品，然后用剩余的样品建立数学模型，并用数学模型预测原来提出的一个或几个样品，作为对数学模型的检验。反复进行上述步骤，直至校正样品集中的每个样品都被预测检测过一次为止。为了评价数学模型，将内部交叉证实时用数学模型预测计算的校正集中各样品的化学值与各样品的实际值作线性相关，计算相关系数和校正标准差，并用相关系数与校正标准差来评价数学模型的预测效果。要求相关系数接近 1 、校正标准差逼近于校正集测定标样化学值的标准差。如果内部交叉证实的方法确定数学模型预测的效果较好，则可以运用外部证实法进一步检验和评价数学模型；不然，须重复 ④ 、 ⑤ 、 ⑥ 以优化数学模型 ⑦ 用外部证实法检验和评价数学模型，以检验数学模型在时间空间上的稳定性。可以用另外几批独立的、待测量已知的检验样品集，用数学模型预测计算检验集中各样品的待测值；对实际值与预测值作线性相关，并用相关系数和预测标准差来表示预测效果，要求相关系数接近 1 、预测标准差逼近于校正标准差。为了检验数学模型在时间、空间上的稳定性，需要用数学模型预测不同时间和空间的检验样品集，检验预测标准差是否都能得到稳定的结果。如果外部证实的方法确定数学模型预测的效果好，则可以考虑[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析中应用这些数学模型；不然须重复 ④ 、 ⑤ 、 ⑥ 以优化数学模型。如果测定的样品在时间和空间条件上有一些新的变化，原有的数学模型已不适合此新条件，则需重新建立有代表性的校正样品集（可以在原有的样品集中增加一些新的样品类型，以使新的校正样品集能代表新的类型样品），然后再按照 ①—⑦ 环节对数学模型进行修正与维护。

[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]定量分析的七个环节① 准确扫描校正样品集中各个样品规范的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]：为了克服[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]测定的不稳定性的困难，必须严格控制包括制样、装样、测试条件、仪器参数等测量参数在内的测量条件；利用该校正校品集建立的数学模型，也只能适用于按这个的测量条件所测量光谱的样品。 ② 选择与建立校正样品集中各个样品：为了克服[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]复杂与变化的高背景，校正样品集中的各个样品必须包括今后待测样品中的全部背景，利用该校正样品集建立的数学模型，就能够校正样品中各种复杂的背景，该数学模型也只能适用于包括这些背景的样品。可以按光谱特征或浓度来选择校正校品集。③ 准确测定样品集中每个样品的各种待测成分或性质（称为化学值）。因为这些值测定的精确度是[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]运用数学模型进行定量分析精确度的理论极限。④ 剔除异常值，建立校正校品集（标样集）：由上述 ① 、② 环节测定的校正样品集中种样品的光谱与化学值，有可能由于种随机的原因而有较严重的失真，这些样品的测定值称为异常值。这些失真的样品，若包含在校正校品集中，就会影响所建数学模型的可靠性，因此在建立模型时应当剔除这些异常值。一般定量分析程序中都包含用统计方法指出某些异常值，应用人员可以根据情况决定是否将这些异常样品剔除。 ⑤ 对校正样品集中样品光谱的预处理与分析谱区的选定：光谱的预处理与谱区的选定，是克服[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]测定不稳定的有效环节。根据标样光谱的状况对光谱预处理，包括求导、数字滤波、付立叶变换与小波变换滤波等，以降低系统背景与随机背景。[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]定量分析数学模型所包含的谱区（光谱的数据点）一般应根据样品的特点而选定；增加谱区的范围就可以增加对光谱信息采集的范围，即提高信息量；但因为每个光谱的数据点也包含了测量误差，因此数学模型所利用的数据点越多，则包含的测量误差也越大，为了减少[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]中某些信息量小、失真大的部分谱区，以避免这些谱区的测量误差影响数学模型的稳定性，需要选择建立数学模型所用的谱区。可以依据导数光谱或相关系数随频率变化的相关图，用以选择数学模型包括的频率范围。 ⑥ 选择算法、确定模型的参数、建立、检验与评价数字模型：常用的算法有逐步回归分析、偏最小二乘法、主成分回归分析等。这些算法的基本思想是应用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的全光谱的信息，以解决[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的谱峰重叠与复杂背景的影响。如前所说，不同组分虽然在某一谱区可能重叠，但在全光谱范围内不可能完全相同，因此，为了区别不同组分，必须应用全光谱的信息。可用内部交叉证实法确定数学模型所用的最佳维数（即阶数）。内部交叉证实的方法是评价确定数学模型的一种有效方法。这种方法是依次、每次从校正样品集中提出一个或几个样品，然后用剩余的样品建立数学模型，并用数学模型预测原来提出的一个或几个样品，作为对数学模型的检验。反复进行上述步骤，直至校正样品集中的每个样品都被预测检测过一次为止。为了评价数学模型，将内部交叉证实时用数学模型预测计算的校正集中各样品的化学值与各样品的实际值作线性相关，计算相关系数和校正标准差，并用相关系数与校正标准差来评价数学模型的预测效果。要求相关系数接近 1 、校正标准差逼近于校正集测定标样化学值的标准差。如果内部交叉证实的方法确定数学模型预测的效果较好，则可以运用外部证实法进一步检验和评价数学模型；不然，须重复 ④ 、 ⑤ 、 ⑥ 以优化数学模型 ⑦ 用外部证实法检验和评价数学模型，以检验数学模型在时间空间上的稳定性。可以用另外几批独立的、待测量已知的检验样品集，用数学模型预测计算检验集中各样品的待测值；对实际值与预测值作线性相关，并用相关系数和预测标准差来表示预测效果，要求相关系数接近 1 、预测标准差逼近于校正标准差。为了检验数学模型在时间、空间上的稳定性，需要用数学模型预测不同时间和空间的检验样品集，检验预测标准差是否都能得到稳定的结果。如果外部证实的方法确定数学模型预测的效果好，则可以考虑[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析中应用这些数学模型；不然须重复 ④ 、 ⑤ 、 ⑥ 以优化数学模型。如果测定的样品在时间和空间条件上有一些新的变化，原有的数学模型已不适合此新条件，则需重新建立有代表性的校正样品集（可以在原有的样品集中增加一些新的样品类型，以使新的校正样品集能代表新的类型样品），然后再按照 ①—⑦ 环节对数学模型进行修正与维护。

主要想了解一下红外相机和紫外相机在拍摄油画之类方面的主要作用

[color=#DC143C]① 准确扫描校正样品集中各个样品规范的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]：为了克服[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]测定的不稳定性的困难，必须严格控制包括制样、装样、测试条件、仪器参数等测量参数在内的测量条件；利用该校正校品集建立的数学模型，也只能适用于按这个的测量条件所测量光谱的样品。 ② 选择与建立校正样品集中各个样品：为了克服[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]复杂与变化的高背景，校正样品集中的各个样品必须包括今后待测样品中的全部背景，利用该校正样品集建立的数学模型，就能够校正样品中各种复杂的背景，该数学模型也只能适用于包括这些背景的样品。可以按光谱特征或浓度来选择校正校品集。③ 准确测定样品集中每个样品的各种待测成分或性质（称为化学值）。因为这些值测定的精确度是[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]运用数学模型进行定量分析精确度的理论极限。④ 剔除异常值，建立校正校品集（标样集）：由上述 ① 、② 环节测定的校正样品集中种样品的光谱与化学值，有可能由于种随机的原因而有较严重的失真，这些样品的测定值称为异常值。这些失真的样品，若包含在校正校品集中，就会影响所建数学模型的可靠性，因此在建立模型时应当剔除这些异常值。一般定量分析程序中都包含用统计方法指出某些异常值，应用人员可以根据情况决定是否将这些异常样品剔除。 ⑤ 对校正样品集中样品光谱的预处理与分析谱区的选定：光谱的预处理与谱区的选定，是克服[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]测定不稳定的有效环节。根据标样光谱的状况对光谱预处理，包括求导、数字滤波、付立叶变换与小波变换滤波等，以降低系统背景与随机背景。[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]定量分析数学模型所包含的谱区（光谱的数据点）一般应根据样品的特点而选定；增加谱区的范围就可以增加对光谱信息采集的范围，即提高信息量；但因为每个光谱的数据点也包含了测量误差，因此数学模型所利用的数据点越多，则包含的测量误差也越大，为了减少[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]中某些信息量小、失真大的部分谱区，以避免这些谱区的测量误差影响数学模型的稳定性，需要选择建立数学模型所用的谱区。可以依据导数光谱或相关系数随频率变化的相关图，用以选择数学模型包括的频率范围。 ⑥ 选择算法、确定模型的参数、建立、检验与评价数字模型：常用的算法有逐步回归分析、偏最小二乘法、主成分回归分析等。这些算法的基本思想是应用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的全光谱的信息，以解决[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]的谱峰重叠与复杂背景的影响。如前所说，不同组分虽然在某一谱区可能重叠，但在全光谱范围内不可能完全相同，因此，为了区别不同组分，必须应用全光谱的信息。可用内部交叉证实法确定数学模型所用的最佳维数（即阶数）。内部交叉证实的方法是评价确定数学模型的一种有效方法。这种方法是依次、每次从校正样品集中提出一个或几个样品，然后用剩余的样品建立数学模型，并用数学模型预测原来提出的一个或几个样品，作为对数学模型的检验。反复进行上述步骤，直至校正样品集中的每个样品都被预测检测过一次为止。为了评价数学模型，将内部交叉证实时用数学模型预测计算的校正集中各样品的化学值与各样品的实际值作线性相关，计算相关系数和校正标准差，并用相关系数与校正标准差来评价数学模型的预测效果。要求相关系数接近 1 、校正标准差逼近于校正集测定标样化学值的标准差。如果内部交叉证实的方法确定数学模型预测的效果较好，则可以运用外部证实法进一步检验和评价数学模型；不然，须重复 ④ 、 ⑤ 、 ⑥ 以优化数学模型 ⑦ 用外部证实法检验和评价数学模型，以检验数学模型在时间空间上的稳定性。可以用另外几批独立的、待测量已知的检验样品集，用数学模型预测计算检验集中各样品的待测值；对实际值与预测值作线性相关，并用相关系数和预测标准差来表示预测效果，要求相关系数接近 1 、预测标准差逼近于校正标准差。为了检验数学模型在时间、空间上的稳定性，需要用数学模型预测不同时间和空间的检验样品集，检验预测标准差是否都能得到稳定的结果。如果外部证实的方法确定数学模型预测的效果好，则可以考虑[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]分析中应用这些数学模型；不然须重复 ④ 、 ⑤ 、 ⑥ 以优化数学模型。如果测定的样品在时间和空间条件上有一些新的变化，原有的数学模型已不适合此新条件，则需重新建立有代表性的校正样品集（可以在原有的样品集中增加一些新的样品类型，以使新的校正样品集能代表新的类型样品），然后再按照 ①—⑦ 环节对数学模型进行修正与维护。[/color]