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基于虚拟仪器的JD-NIR-01型近红外检测仪
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2020-02-28
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基于虚拟仪器的JD-NIR-01型近红外检测仪,尹慧敏,吴文福,结合近红外光谱分析技术和虚拟仪器技术,开发了一台多波段近红外检测仪。该仪器由光路系统、电路系统和软件系统组成。该仪器采用
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基于虚拟仪器的 JD-NIR-01 型近红外检测仪
尹慧敏 吴文福 张亚秋 刘兰涛
吉林大学生物与农业工程学院,长春(130025)
E-mail:Y[email protected]
摘 要:结合近红外光谱分析技术和虚拟仪器技术,开发了一台多波段近红外检测仪。该仪
器由光路系统、电路系统和软件系统组成。该仪器采用漫反射原理,工作过程是卤钨灯发出
的全波谱光被调频后,经滤光片形成扫描光谱,然后经样品吸收漫反射后被检测器接受转换
为电信号,再经转换调理后,最终被被采集卡送入电脑中作进一步处理。本文在制备的 26
个样品的基础上,进行系统性能测试。试验结果表明,仪器的噪声水平低,重复性相对较差,
对预测的准确度还不十分理想,通过多次重复装样测平均值可提高准确性。该仪器可以用于
测定粉状样品中的蛋白质、淀粉和脂肪等多种成分。
关键词:近红外光谱分析仪 虚拟仪器技术 性能检测
中图分类号:S237
1 引言
近红外区域按 ASTM 会(美国材料与试验协,American Society for Testing and Materials)
定义是指波长在 780~2526nm(波数为 12500-4000cm
-1
)范围的电磁波,是人们最早认识的
非可见光
[1]
。近红外光谱(NIR)分析指利用近红外光谱区包含的物质信息,主要用于有机
物质定性和定量分析的一种分析技术
[2]
。由于近红外光谱分析法具有无以伦比的便捷性和广
泛的应用特性,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是分析“巨人”。
近年我国在 NIR 光谱仪研制和生产方面取得了一定成绩,但是一些关键的技术指标方
面与国际先进水平相比还存在相当的差距,如在信噪比、重复性等
[3-4]
。NIR 分析技术是一
种微弱的检测信号,对这种信号的提取目前多采用锁相放大技术,但是它研发困难,成品则
价格昂贵。而虚拟仪器技术能够实现部分硬件的软件化
[5]
,可以很好的解决这个问题,并且
能够提高软件的开发周期。因此开发了本套近红外检测仪。
2 系统方案设计
图 1 为 JD-NIR-01 型近红外检测仪的系统结构图。本仪器使用单片机作为控制中心,完
成对步进电机的控制,达到对全谱照射光被斩波调制和形成光谱扫描,以及样品池的旋转。
光源发出的光经斩光片、滤光盘到达样品池,漫反射光被检测器收集转化为电信号,其经采
集和调理一系列处理后,经数据采集卡采集进入电脑做最后处理,得出所需检测成分的含量。
温度传感器采集温度由单片机经串口通讯送入电脑,用于今后对仪器进行温度补偿。
为了高效、快速的完成仪器的开发,上位机将利用图形化高级程序设计语言 LabVIEW
进行开发。
http://www.paper.edu.cn
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