《高光譜檢測技術(shù)》PPT課件

《《高光譜檢測技術(shù)》PPT課件》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第四章高光譜圖像檢測技術(shù)第一節(jié)近紅外光譜檢測技術(shù)第二節(jié)高光譜圖像檢測技術(shù)第一節(jié)近紅外光譜檢測技術(shù)一、基本概念二近紅外光譜分析原理四、近紅外光譜定量分析的流程與步驟三、近紅外光譜的常見分析方法五、近紅外光譜分析技術(shù)的優(yōu)缺點六、近紅外光譜技術(shù)在食品檢測中的應用七、近紅外光譜檢測系統(tǒng)1.光與物質(zhì)的作用1、簡單透過2、只改變傳播方向（折射、衍射、彈性散射）3、傳播方向和波長同時改變（非彈性散射）4、被吸收5、發(fā)出不同波長的光6、簡單反射處理方法：1和6屬于宏觀現(xiàn)象，由幾何光學就可很好地說明；2、3、4、5需考慮物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。一、基本概念400-800納米1納米=10米1000納

2、米=0,000001米=0,001毫米可見光200紫外0,2X-射線近紅外1200-2400中遠紅外收音機3mm-20cm10m-30km-9紅外光譜微波2.光散射的定義及物理解釋光的散射定義:指由于媒質(zhì)中存在的氣體，液體或固體的微小粒子對光束的影響，使光波偏離原來的傳播方向而向四周散射的現(xiàn)象物理解釋：A:強調(diào)粒子概念－－分子場吸收一個光子的同時，發(fā)射一個光子（拉曼散射）B:強調(diào)波動概念－－由于物質(zhì)密度的起伏光被散射瑞利散射）散射引起反射，折射及衍射：散射是衍射的一種特殊情況，即散射是細微粒子（比波長要小）的衍射效應。使透射光強減弱的原因:光的吸收與光的散射其中，α：吸收系數(shù)β

3、：散射系數(shù)()leIIba+-=03.近紅外光與固體樣品的作用食品物料的光學特性主要包括光反射率、光透過率、光吸收率、光密度、光發(fā)射現(xiàn)象等，如圖。小麥中各成分的光譜4.分子吸收能量后發(fā)生的變化分子吸收一個光子后，分子就從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)；反之，當分子釋放一個光子，分子能量降低的程度與光子的能量相當。原子軌道刻劃了原子中的電子的分布，同理，分子軌道描述了分子中電子的分布。在電子躍遷過程中，電子從一個分子軌道躍遷到另一個軌道，并伴隨著分子能量的增加或者減少。5.光譜測量的基本方法（1）透射率（Transmittance）T=I/I0(一般采用百分比)（2）吸光度（Absorbanc

4、e）A=lg(I0/I)I0：單色光的入射能量I：光通過樣品后的出射能量（3）反射率R（Reflectance）Lambert-BeerLaw理想的情況下，濃度為C的某種特定成分對于某波長光（輻射）的吸收可用如下公式描述：其中I:透射光強度；I0:入射光強度c:特定成分的濃度(concentration):特定成分在某吸收波長處的吸收系數(shù)(absorptivity)L:光程長(樣品的厚度,pathlength)??=-==-=clTAIITclIIaaln/)exp(00二、近紅外光譜分析原理近紅外光譜主要是由于分子振動的非諧振性使分子振動從基態(tài)向高能級躍遷時產(chǎn)生的，記錄的主要

5、是含氫基團X-H（X=C、N、O）振動的倍頻和合頻吸收。不同基團（如甲基、亞甲基、苯環(huán)等）或同一基團在不同化學環(huán)境中的近紅外吸收波長與強度都有明顯差別，NIR光譜具有豐富的結(jié)構(gòu)和組成信息，非常適合用于碳氫有機物質(zhì)的組成與性質(zhì)的測量。對稱伸縮振動---非對稱伸縮振動---搖擺振動---搖擺振動---彎曲振動---剪切振動三、近紅外光譜的常見分析方法透射光光譜法反射光譜法可用于定性和定量分析透射光譜法就是把待測樣品置于作用光與檢測器之間，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(jīng)過的路程一定，透射光的強度與樣品組分濃度

6、由比耳定律決定。反射光譜分析時，檢測器與光源置于待測樣品的同一側(cè)，檢測器檢測到的分析光是光源發(fā)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(guī)則反射光（鏡面反射）與漫反射。規(guī)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(fā)生的反射。漫反射是光投向漫反射體（顆?；蚍勰┖螅谖矬w表面或內(nèi)部發(fā)生的方向不定的反射。定性分析常用的方法聚類分析是典型的無監(jiān)督模式識別方法,利用同類樣本彼此相似,即物以類聚,聚類分析就是使相似的樣本聚在一起,從而達到分類的目的另一種常用方法是Mahananobis距離,其核心是通過多波長下的光譜數(shù)據(jù),定量描述出測量樣本離校正集樣本的位置

7、,因而在光譜匹配、異常點檢測和模型外推方面都很有用。目前國際流行的方法是依靠主成分分析(PCA)結(jié)合Mahananobis距離判據(jù),既利用了PCA處理不丟失信息的特點,又利用Mahananobis距離便于建立定量域值的優(yōu)點。定量分析常用的方法定量分析是通過多元校正方法建立光譜與組成或性質(zhì)間的校正模型,使用該模型可預測未知樣品的組成或性質(zhì)。各種多元校正技術(shù)有多元線性回歸法(multiplelinearregression,MLR)主成分回歸法(principalcomponentregress