精密仪器设计 王智宏16第七章.ppt

第七章 精密仪器设计实例 通过对便携式近红外光谱仪器、激光干涉测长仪*设计分析，掌握精密仪器的特点、要求、结构及设计方法。 内 容 7.1* 近红外光谱仪器设计 7.2 激光干涉仪设计 7.1 近红外光谱仪器设计 一、 近红外光谱仪器概述 原理 结构 性能指标 分类 1、原理 近红外光谱分析原理 含氢基团的红外吸收谱带 汽油和柴油(C-H) 矿物(O-H) 食品 乙醇汽油 测量数据 光谱数据 近红外光谱分析技术实现步骤 近红外光谱分析技术优势 与传统分析技术相比，NIR具有快速和高效的特点，显著提高分析工作效率，改变化验室工作面貌。 NIR与先进过程控制系统相结合可以实现在线分析，实时监控设备运行状况和产品性质。 NIR技术推动了各种相关产业技术的迅速发展。 近红外光谱分析技术应用范围 适合生产控制﹑筛选分析，数据资源存储可再利用。 能够满足快速分析的要求。 非常适合过程在线分析。 特别适合常量组成测定。 特别适合测定由样品主要组成决定的性质。 近红外光谱分析技术应用领域 食品领域 奶质品加工产业 肉制品 农业领域应用范围广泛 便携式果品类近红外检测仪（一） 移动式果品类近红外检测仪（二） 手持式果品近红外检测仪（三） 台式果品近红外检测仪（四） 果品在线近红外检测系统 果品在线近红外检测 稻米品质近红外分析仪 饲料检测 烟草加工 烟草加工 在线近红外监控制药过程 scan time of 0.1 seconds to inspect 1,800 tablets per minute. 在线近红外监控制药过程 纺织 纸张检测 矿物的水分* 2、结构 光源 分光系统 检测器 放大转换电路 计算机 取样器 样 品 样 品 （1）光源 足够强度的光辐射， 良好的稳定性， 避免低波长的辐射光的影响。 卤素灯、激光二极管。 （2）分光系统 将多色光转化为单色光 ——核心部件。 分光器件： 滤光片、 光栅、 干涉仪、 声光可调滤光器 （3）取样器件 承载样品或与样品作用的器件 样品池——液体样品 积分球——固体样品 光纤——定位或在线分析 比色皿 流通池 漫反射架 取样器(测量附件) 光纤探头 取样器 光纤探头 浸入式探头 光纤探头 * * 一、 近红外光谱仪器概述 二、总体设计 三、主要模块设计 近红外光谱区域 波数 I0 O O O O O O O X H-O O O O O O O O O O O O O O O C-O N-H I 950 1430 2000 7700 2740 O-H 1000 1515 2200 6520 2940 N-H 10500 7000 5000 1350 3650 10000 6600 4545 1600 3400 O-H N-H C-H C-H 1150 8700 二级倍频 1750 5700 一级倍频 2300 4347 合频 6900 1450 基频弯曲振动 3300 3000 基频伸缩振动 波长nm 频率cm-1 基团 芳烃875.0nm 甲基913.0nm 亚甲基934.0nm 1 2 3 4 5 1.重整汽油 2.催化汽油 3.烷基化汽油 4.石脑油 5.直馏柴油 淀粉、葡萄糖、大豆、大米光谱图 酒精、乙醇汽油、汽油光谱图 训练集样品 未知样品 组成或性质 数据 近红外光谱 化学计量学 软件 近红外光谱 组成或性质 数据 NIR分析原理 模型 利用构建好的 模型对未知 样品进行数 据分析,同时不断校正模型 利用化学计 量学软件进 行分析模型的构建 采集样品谱图 建立已知样品信息库 样品谱图采集 化学计量学建模 未知样品测定 其它领域 高分子领域 医药领域 农业领域 食品领域 石化领域