总是看谱:第2部分。3 d正常化|光谱学欧洲和世界半岛综合体育官方APP下载德甲bdapp官方下载安卓版

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A.M.C.戴维斯

诺里奇近红外咨询公司10白杨,Cringleford,诺维奇NR4 6 ua,英国。电子邮件:(电子邮件保护)

介绍

这是另一个古老的故事,但不是很旧的第1部分¹这个还没有发表之前。我成为一个独立的顾问近红外光谱在1989年8月我第一次委员会是帮助Foss-Elec半岛综合体育官方APP下载德甲tric发展(Wheldrake、纽约、英国)GrainSpec全谷物分析仪”的发展^TM”(后来命名)。

“谱”

GrainSpec^TM(GS)传输测量全谷物,举行一个变量路径长细胞,在33个波长范围800 - 1100 nm(见框1)。目的是使用这些测量预测谷物的蛋白质和水分含量偏最小二乘(PLS)回归。²在第一次会议,我要求看频谱是什么样子。每个人都感到莫名其妙;这是一个团队的机械、光学和电子工程师和计算机程序员,他们知道很多关于测量牛奶的组件从红外测量但他们没有经验的NIR光谱或认为自己是“光谱学家”。半岛综合体育官方APP下载德甲的反应是:“为什么你想看到它只是数据?”我解释道,我试图理解测量所需投入之前请“黑箱”。数据还没有和我不得不等待几周生产的形式,我可以在Excel中使用^TM。第一,我很惊讶的情节;这只是一系列的曲折线,图1。为了解释这些是我要告诉你更多关于GS的运作。

Figure 1. Original output of 33 readings.

根据IUPAC²近红外区域从780纳米到2500纳米测量在800 - 1100纳米范围在近红外区。然而,为了区分这个地区更常用的1100 - 2500 nm范围它有几个不同的名字。我更喜欢叫它“天王星”地区1800年赫歇尔发现了什么。^3,4

GrainSpec

仪器使用卤钨灯泡作为能量来源,利用近红外光谱波长选择的阻塞过滤排除可见辐射然后狭窄的近红外光谱波长选择了11个干扰过滤器在一个旋转的轮子,每个过滤器变成了光路。干扰的波长选择滤波器取决于过滤和建设的角度入射光滤波器,因此不同滤波器的角度辐射会产生一系列的输出波长。这一原则Neotec用于低成本”^TM近红外光谱仪的范围。在GS相反的发生。平行带的能量通过阻塞过滤器照亮一个“调优轮”。调整轮,图2中,包含三大系列的挖空可以定位,反过来,在光路。三个削减出局选择能量增加距离的轴光路时关注的任何过滤器,过滤器在不同角度,从而产生不同的输出辐射约15 nm (TW1)和8海里(TW2)波长小于名义通过入射辐射在直角过滤器(调优的中心圆轮,TW3)。当我绘制吸收由滤光轮的位置可以看到一个非常明确的影响,图3中,你可以知道每一个调优轮位置负责每个曲折线的三个部分。我的第一个想法是,应该有光学或机械改进,可以消除或减少这些变化,但我被告知仪器设计是“冻结”所以我需要想出最优化思想和证明他们改进仪器的校准。粮食饲料进入细胞自动从一个漏斗和一个变量数(10)使被使用,因为有一个从个人使显著变化的结果。当我看着数据组使我并不惊讶的发现相当大的变化的锯齿形线。这不得不引起的物理比化学和(在我看来)需要纠正。

Figure 2. (a) The GrainSpec “Tuning Wheel” used to select different segments of radiation for focusing on to interference filters. (b) Schematic of the optical path.

Figure 3. Readings separated by the tuning wheel used for 11 filter positions.

我有几个关于如何试图纠正光谱,我最喜欢的是傅里叶变换处理我与教授弗雷德·麦克卢尔(美国北卡罗莱纳州立大学)应用程序的最初的想法应用英国《金融时报》的近红外光谱数据处理。^5,6英尺处理可以用来产生一个(相对)光谱光滑的锯齿形线,但这个想法在我失败的时候指出,GS将独立工具,他们不能包括英国《金融时报》处理的小芯片上运行的仪器。我开始看简单的正常化技术。最明显的一个是谱除以它的平均值。这确实产生改进鼓励我去远一点。额外的步骤是计算平均的三个优化车轮位置和使用这些设置的每一部分正常化,然后将它们合并成一个光谱。图4显示了这个处理的结果在光谱如图1所示。为了使结果看起来更像一个真正的谱我将结果乘以平均价值的主波长的吸收(TW3)。这只是一个改变的规模,如图5所示。

Figure 4. Output readings after division by the average value of the 11 readings for the appropriate tuning wheel position.

Figure 5. As for Figure 4 after each relative absorption has been multiplied by the average value from tuning wheel position 3.

测试集的技术使减少了8到10倍的可变性使这是同意这个处理应该成为GS的一部分。我叫技术“3 d正常化”;听起来不是一个chemometrically名称(这都是发生在一个维度)但它是可以接受的供内部使用。额外的研究后发现第一个和最后一个数据增加了更多的噪音平均值和细化的过程是使用过滤器2 - 10的结果。

近红外光谱的重要性的自由/开源软件集团的成长,chemometricians加入该组织。没有人喜欢3 d正常化和至少三个成员更chemometrically测试复杂的技术,但更让我惊讶的是没有一个被证明是比我的天真的正常化!更有用据我所知,3 d正常化被纳入每个GS,这是一个成功的工具。