在线测量方式	定义	优点	缺点	应用对象
侧线分析 On-line	通过旁路将样品引出后进行分析	可对引出样品进行预处理，如恒温、恒压、过滤等。分析结果准确可靠，便于硬件和模型的维护	依据取样的距离和预处理的繁琐程度。分析存在的滞后问题，30s~3min	适用于对分析滞后要求不严格、可以通过旁路取样的场合
线内分析 In-line	直接将光学探头安装在生产线或特定的测样部位上	不需要取样管线和预处理系统，实时分析无取样滞后	对探头的设计和制造要求很高，以适应高湿、高压和腐蚀的测量环境。分析模型的建立和数据比对较为困难。分析结果易受环境的干扰	适用于无法通过旁路取样、以及对滞后要求严格的场合
无接触分析 Non-invasive	光学探头与样品不直接接触	不对生产过程产生任何影响，实时分析无取样滞后	分析结果易受环境和样品运动情况的影响，模型建立也相对困难	可以直接安装在传送带的上方或通过开光学视窗的方式安装在输送管道或装置上

如图4-2所示，以侧线液体测量方式为例。在线近红外光谱对样品的基本分析过程为：首先通过取样系统将样品引出，经预处理系统对样品进行必要处理后，进入检测池，在此与光谱仪传出的光发生作用，携带样品信息的光被送回光谱仪进行信号处理，得到样品的光谱，再由分析模型计算出最终的分析结果，分析结果经通讯模块实时送入过程控制系统。

图4-2 侧线在线液体分析过程示意图

由以上在线分析过程可以看出，在线近红外光谱分析具有以下3个特点：一是从取样到数据的处理和分析结果的显示和输送全是自动进行的；二是在线分析通常采用侧线在线方式，需要有自动取样和样品预处理系统，它往往是在线分析仪能否快速、准确、长期稳定工作的关键；三是许多生产过程为24小时连续运行，在线分析仪应无间断连续运行，且使用环境相对复杂，这对仪器的长期使用可靠性提出了更严格的要求。因此，在线分析仪大多在实验室仪器的基础上做了软硬件的技术改进，如增加密封、抗震和抗电磁干扰等硬件措施，以及增加仪器的自诊断和定期标定/校准等软硬件功能。

样品的物理状态和所处环境是影响测量方式的重要因素，下面分别就液体样品、固体样品和悬浮液与乳状液样品的在线测量方式做分类介绍。

一、液体样品

液体类样品的光谱采集一般采用透射或透反射方式，这种测量方式的一个共性问题是光程的选择。光程的选择应遵循以下原则：样品的吸光度范围在仪器的线性范围内（最好在0.3~1.0A之间），通常700~1100nm光谱范围所用光程为5 ~50mm，1100 ~1800nm光谱范围所用光程为2 ~10mm，2000 ~2500mm光谱范围所用光程为0.5 ~2mm。在保证样品光谱信息量足够的情况下，尽量选用长光程，可减小外界干扰因素（如压力、杂质等）的影响，样品量大、代表性强，也便于测量附件的清洗和维护。测量方式可选用侧线分析、线内分析和非接触式分析。用于液体测量的附件主要有流通池和光纤探头两种形式。

二、固体样品

固体样品的在线测量一般采用漫反射方式，波长范围在1100~2500nm之间。在漫反射方式下采集光谱，样品的物理特性（如颗粒度、表面粗糙度、形状、方向、密度、厚度等）对光谱特征的影响很大，样品必须满足以下几个条件以保证样品光谱的重现性：一是样品的厚度为无限厚，即在此基础上再增加样品的厚度不会增加样品的反射吸光度；二是样品的颗粒度均匀；三是样品的松紧度一致。在生产过程中，固体样品具有不同的物理形态，需要针对不同类型的样品形状设计相应的测量系统。

测量粉末或颗粒状样品，可以将反射光纤探头直接安装在生产线上，插入容器内。在选择安装位置时，注意保证样品状态在测量前后的一致性。

对于不均匀的粉末或较粗的颗粒可以采用非接触采样方式，将探头安装在料斗或传输管道上并与内壁平面齐平，通过玻璃把探头与样品隔开。

另一种开放式的非接触的测量方案是近红外探头在与固体物流保持一定距离，这个距离可根据被测样品的反射率、仪器的探测效率以及期望的光斑面积等因素来确定。在实际测量时有可能出现样品中有空隙或传送带上无物质等情况，在模型中可考虑使用模式识别方法检测这些特异情况。

对于网状或片状样品，一般采用非接触方式测量。这类样品均匀性较好，尺寸较大，在生产线上传送速度较快，可能达到每秒钟数米的移动速度。因此，这类样品测量的结果通常是平均值，如成分的平均含量、样品的平均厚度等。测量这类样品时，可以考虑把测样点选择在滚筒附近以防止样品飘动。

薄膜或纤维状样品的测量难度较大，因样品厚度达不到无穷厚度，用通常的漫反射方法测量时信号较弱，光谱重现性差，影响检测精度。用漫反射方法测量时，在被测物底层放置一层漫反射物，可以加强光的散射程度，增加有效光程，这种方法还可以改善因样品不均匀所造成的误差。

三、悬浮液与乳状液

这类物体的测定比液体和固体样品的难度更大，其测量方式可以根据物质的光谱特性与分析要求选择反射或透射。如果需要测量的是液相部分物质，推荐使用反射方式测量，这是由于颗粒的后向散射将使大部分的光集中在液体内，使反射光谱携带丰富的液相物质的信息；相反，透射方式则适用于测量固体相物质。在生产过程中可能在前期为较透明的液体，逐渐的液体变得混浊，需要设计既可用于反射方式也可用于透射方式的专用探头。