主题：【分享】AOTF近红外的分光原理介绍

原文由 ruojun 发表:
我怎么看到就是一个有光谱的机器壳子

单晶体有个切割斜面，那些颜色是由于光线折射产生的

TeO2单晶体是天然生长的晶体，是具有各向异型的双折射晶体，有很高的光学价值

AOTF仪器内部构造简单，使穿行于设备内的光径是简短的，保证了光程设计的最短化，使光能量的损失减少到最低，保证最大的光学效能输出，信噪比非常高，比傅立叶型仪器高100倍。

信噪比这个指标对近红外仪器来说，是个非常重要的指标。如果仪器的信噪比低，那么在检测的时候就不能取得足够多的有效信号，一些含量很低的物质就无法检测，比如ppm级含量的物质；相反，如果仪器的信噪比高，则取得的信号强度就大，AOTF近红外可以检测到某些ppm级含量的物质。

目前这方面检测取得国家专利的技术有《一种利用AOTF近红外光谱仪检测中药中微生物的方法》（专利号：200710017123.6）、《一种利用AOTF近红外光谱仪检测香料中铅的方法》（专利号：200710017122.1）和《一种利用AOTF近红外光谱仪检测香料中砷的方法》（专利号：200710017124.0），都是对ppm级含量的物质的检测。因此这一点上，AOTF突破了近红外不能检测ppm含量物质的传统观念。

AOTF具有扫描速度快，信噪比高的优点，为在线应用简化了解决方案，节省了投资费用。比如在管道中传送的流体，传输过程中难免会产生气泡。AOTF近红外由于扫描速度快，信噪比高，能够采集到足够强度的有效信号，另外可以采用较高的扫描平均次数，将这种由气泡产生的影响降到最低。经过多次的实验证实，AOTF近红外光谱仪不受气泡的影响，因此，不需要增加气泡处理的装置。而傅立叶型的仪器无法排除气泡的影响，必须在检测之前安装气泡消除预处理装置，增加了额外的费用。

AOTF为全固化分光器件。无移动部件，抗震性能好，光谱仪光学部件采用全密封设计，不受环境（如温度、湿度、粉尘等）影响，仪器在线工作稳定。因此，仪器可直接安装在检测点附近，节省了光纤费用，而仪器与计算机之间的信号传输采用普通的RJ-45网线连接。而傅立叶型仪器对温度、湿度、灰尘等有严格的实验室环境要求，一旦环境发生变化，其测试结果的准确性会受到影响。所以傅立叶型的仪器必须安装在一个恒温恒湿的实验室环境中，才能稳定工作，增加了额外的设计费用。

AOTF近红外光谱仪采用一体化全密封设计，无任何移动部件，保证了仪器在任何环境下都能够长期稳定可靠运行，测量的数据可信度高。而傅立叶型仪器由于移动部件的存在，长期运行会受到磨损，不够稳定可靠，需要定期对仪器进行调试校准。未校准前仪器测量数据的可信度受到怀疑。

完美的多路转换专利技术结合无可匹敌的重复性，以最少的设备投入，产生巨大的经济效益。使一台仪器同时检测多达16个通道，而且每个通道又同时检测不同的工艺指标，多路转换器的通道转换时间不超过0.25秒。

信号远距离的传输采用超低OH值光纤。含氢杂质的存在是造成吸收损耗的主要原因，采用低OH石英单模光纤，能将近红外信号在传输中的损失降到最低。光纤直径为600um，终端是SMA接头。提供给在线AOTF近红外分析仪用于连接流体测样器。

检测结果实时在线显示，也可直接接入DCS控制系统。光谱仪通过RJ-45网线与计算机连接传输数据，并通过Modbus协议通讯模块与DCS连接。
检测元件的多样性，为在线检测提供了不同的解决方案。

不同产品原理、结构不同，性能也有差异，我倒是希望通过这个帖子大家讨论一下不同产品的优点与不足。

我想问AOTF近红外的精度怎么样？和现在的傅立叶变换近红外相比有什么优缺点？

AOTF近红外信噪比比较高,是傅立叶变换的10-100倍,对综合光谱中有效分离的信息量越大,特别是对低含量微量物质指标测试时能够更准确更有效的提取我们所需要的信息进行准确分析.AOTF甚至可以对PPM级含量物质进行准确检测.与傅立叶变换比较如下:
1.温度、湿度、灰尘等外界环境的影响
AOTF近红外光谱仪不受温湿度、灰尘等外界环境的影响，能够在零下几十度的低温，100℃的高温及90%RH以上的湿度等极端环境下正常稳定工作。
FT近红外光谱仪器对温度、湿度、灰尘等有严格的实验室环境要求。
2.稳定性、可靠性

AOTF近红外光谱仪采用一体化全密封设计，无任何移动部件，保证了仪器在任何环境下都能够长期稳定可靠运行，测量的数据可信度高。
FT近红外光谱仪由于移动部件的存在，长期运行会受到磨损，不够稳定可靠，需要定期对仪器进行调试校准。未校准前仪器测量数据的可信度受到怀疑。

3.扫描速度：

    AOTF ：16000波长点/秒——32张光谱图/秒；
FT ：250ms/次——4张光谱图/秒
在在线应用中，速度是至关重要的，一方面可以避免数据的滞后性，另一方面极快的扫描速度可以把样品中的气泡杂质信息当作背景自动剔除掉。

4.信噪比：

AOTF： 10~100X；      FT： 1X
在近红外光谱仪中，最重要的指标并不是分辨率，而是信噪比。信噪比的高低意味着仪器区分样品信息与噪音的能力大小。

5.仪器预热时间：

    AOTF： 0.5小时；      FT：1.5小时

6.背景的自动剔除：

AOTF：双光路，双检测器设计，一路光路和检测器用于扫描背景，一路光路和检测器用于检测样品，可以在扫描样品的同时自动剔除背景的干扰，在环境变化的情况下仍然可以提取精确的样品光谱信息，这样可以使模型建立比较简单，实现在线建模，建模样品量少，模型建立速度快，精度高。
FT：由于只有一个检测器，所以在每次检测前必须做背景扫描，对光程进行校准，不能剔除背景的干扰，转换了环境背景后仪器数据出现异常。

7.有关预处理系统：

  AOTF：无须任何预处理系统即可进行在线检测 ，节约成本，减少环节，确保在线检测的准确性。
FT：需要极其严苛的预处理系统，既增加了成本又为在线检测的准确性提供了不确定因素。预处理系统维护成本高，维护麻烦，一旦出现问题影响整个近红外系统的运行。