主题:【第十三届原创】模型转移校正集光谱分析及窗口的选择

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模型转移校正集光谱分析及窗口的选择

本实验校正集光谱收集过程中,在四个API理论含量水平上共进行了64批混合实验,取得了64个样品。图为校正集原始光谱图,蓝色的曲线表示采集到的动态近红外光谱,红色的曲线表示采集到的离线近红外光谱。从图中可以明显地看出,与离线光谱相比,在线采集到的近红外光谱基线漂移严重,谱峰重叠,且存在明显的异常光谱,这可能是在线光谱采集时物料的流动速度、近红外光谱仪的测量角度及距离不同所致。反之,离线近红外光谱特征峰相对较明显,1100 nm处苯环上CH振动的二级倍频处有明显的特征峰。但是在线近红外光谱与离线近红外光谱在900 nm-1700 nm范围内光谱趋势相似,证明在线光谱和离线光谱表征了相同或者相似的样品信息。

近红外原始光谱图蓝色代表在线校正集光谱,红色代表离线校正集光谱图



窗口选择

PRS模型转移研究中,窗口宽度是影响模型转移结果的重要参数[77]。本研究中,用光谱矩阵间的相关系数作为评价参数,考察了窗口宽度为7-25区间内窗口宽度为奇数时的模型转移结果。表1为使用模型转移方案在不同窗口宽度下,模型转移后得到的光谱矩阵与在线光谱矩阵间的相关系数。表2为使用模型转移方案二在不同窗口宽度下,模型转移后得到的光谱矩阵与在线光谱矩阵间的相关系数。由表12得,经模型转移方案得到的光谱矩阵与原始在线光谱矩阵相关性更高。当窗口宽度为7-13时,相关系数随窗口宽度增加而变大,之后,相关系数稳定为0.993,最终选择窗口为13进行后续的模型转移研究。

1 使用方案不同窗口拟合后的相关系数

窗口宽度

7

9

11

13

15

17

19

21

23

25

相关系数R

0.992

0.992

0.992

0.993

0.993

0.993

0.993

0.993

0.993

0.993

2 使用方案不同窗口拟合后的相关系数

窗口宽度

7

9

11

13

15

17

19

21

23

25

相关系数R

0.977

0.978

0.978

0.978

0.978

0.979

0.979

0.979

0.979

0.979



图为模型转移后的校正集光谱与在线校正集光谱对比图,蓝色的曲线代表在线光谱图,红色的曲线代表模型转移后的光谱图。从图中可以看出,模型转移后的光谱与原始在线光谱相似性较高,变化较明显的波段包括:1100 nm处与API苯环上CH振动的二级倍频相关;1500 nm处与OH振动的一级倍频有关;1600 nm处与苯环上CH振动的一级倍频有关。但是,值得注意的是,与在线原始光谱相比,模型转移后的光谱基线漂移及光谱波动明显变弱,光谱重叠变轻,且无明显的异常光谱,可用于后续的建模使用,证明该模型转移方法可用于提高动态光谱定量模型的准确度和稳定性。

模型转移后的校正集光谱与在线校正集光谱对比图

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