在現代(dai)化(hua)流(liu)程工業(ye)中(zhong)，對(dui)生(sheng)產過(guo)程中(zhong)的物(wu)料(liao)成分(fen)進(jin)行實(shi)時(shi)、精(jing)準的分(fen)析(xi)，是優化(hua)工(gong)藝(yi)和保證產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)的關(guan)鍵(jian)。
光(guang)纖(xian)插(cha)入式(shi)近(jin)紅(hong)外光譜(pu)儀正(zheng)是滿足(zu)這壹需(xu)求的高(gao)級技術(shu)，它如同壹位(wei)不(bu)知(zhi)疲倦(juan)的“成分(fen)探(tan)員(yuan)”，直(zhi)接深入(ru)反應(ying)核(he)心(xin)，實(shi)時(shi)解(jie)讀(du)物(wu)料(liao)的化(hua)學(xue)密(mi)碼(ma)。其能(neng)力(li)源於壹(yi)套(tao)融合了(le)分(fen)子(zi)光(guang)譜(pu)學、光(guang)纖(xian)技術(shu)與化(hua)學(xue)計量(liang)學的精(jing)密(mi)工作原理。
壹、探(tan)測(ce)基石：分(fen)子(zi)振動(dong)的“指紋(wen)”捕(bu)獲(huo)
其工作原理的物(wu)理基礎(chu)是分(fen)子(zi)振動(dong)光(guang)譜(pu)。當(dang)波長(chang)在780-2500納(na)米(mi)範(fan)圍(wei)的近(jin)紅(hong)外光照(zhao)射(she)到(dao)樣(yang)品(pin)時(shi)，光(guang)子(zi)會(hui)與樣品(pin)分(fen)子(zi)中(zhong)的含氫基團(tuan)（如(ru)C-H、O-H、N-H）發生相(xiang)互作用。這些化(hua)學(xue)鍵(jian)會(hui)吸(xi)收(shou)特(te)定波長的光(guang)能(neng)，產(chan)生(sheng)倍頻與合頻吸收(shou)。關(guan)鍵(jian)在(zai)於，不(bu)同化(hua)學(xue)鍵(jian)（如(ru)甲(jia)基-CH₃、羥(qiang)基-OH）的吸(xi)收(shou)波(bo)長(chang)如(ru)同人類(lei)的指紋(wen)壹(yi)樣(yang)獨特(te)。因此(ci)，分(fen)析(xi)樣(yang)品(pin)吸(xi)收(shou)後(hou)的近(jin)紅(hong)外光譜(pu)，就能(neng)獲(huo)得(de)其化(hua)學(xue)成分(fen)的獨特(te)“指紋(wen)”信息。
二、工作流(liu)程：從光(guang)到(dao)信號的實(shi)時(shi)轉換鏈
光纖(xian)插(cha)入式(shi)近(jin)紅(hong)外光譜(pu)儀的實(shi)時(shi)分(fen)析(xi)能(neng)力(li)通(tong)過(guo)壹個(ge)高(gao)效(xiao)的工(gong)作流(liu)程實(shi)現(xian)：
1.光(guang)源發射(she)與光纖(xian)傳(chuan)導(dao)：儀器(qi)主(zhu)機(ji)內(nei)的寬(kuan)譜(pu)光源（如(ru)鹵(lu)鎢(wu)燈(deng)）發出近(jin)紅(hong)外光，通(tong)過(guo)壹根(gen)入射(she)光(guang)纖(xian)，精(jing)準傳輸至直(zhi)接插(cha)入反(fan)應(ying)器(qi)或(huo)管道(dao)內的探(tan)頭。
2.光(guang)與樣品(pin)相(xiang)互(hu)作用：探頭將(jiang)光(guang)照(zhao)射(she)到(dao)過(guo)程物料(liao)中(zhong)。光(guang)會(hui)以透(tou)射(she)（穿(chuan)透(tou)樣(yang)品(pin)）或(huo)漫反(fan)射(she)（從(cong)樣(yang)品(pin)表(biao)面(mian)散射(she)）的方(fang)式(shi)與樣品(pin)相(xiang)互(hu)作用，其能(neng)量(liang)被樣(yang)品(pin)中(zhong)的化(hua)學(xue)成分(fen)選擇性(xing)吸(xi)收(shou)。
3.信號收(shou)集與返回(hui)：攜(xie)帶了(le)樣(yang)品(pin)成分(fen)信息的光(guang)被探(tan)頭(tou)收(shou)集，通過(guo)另(ling)壹根(gen)返回(hui)光纖(xian)傳(chuan)回(hui)主機(ji)。光(guang)纖(xian)的使(shi)用(yong)實(shi)現(xian)了(le)探(tan)測(ce)端與分(fen)析(xi)儀主體(ti)的遠(yuan)程分(fen)離(li)，使(shi)儀器(qi)能(neng)適(shi)應(ying)高(gao)溫、高(gao)壓(ya)、有(you)毒(du)等惡(e)劣(lie)工業(ye)環(huan)境(jing)。
4.分(fen)光(guang)與探測(ce)：返回(hui)的光(guang)進(jin)入分(fen)光(guang)系(xi)統（如光(guang)柵(zha)或(huo)幹涉儀），被色(se)散成不(bu)同(tong)波(bo)長(chang)的單(dan)色(se)光(guang)，並(bing)由(you)高(gao)靈(ling)敏(min)度(du)探測(ce)器(qi)捕(bu)獲(huo)，轉換為(wei)電信號。
5.數字化(hua)與預(yu)處理：電信號經(jing)模數轉換，形(xing)成壹(yi)張代(dai)表(biao)樣(yang)品(pin)在(zai)不(bu)同(tong)波(bo)長下吸收(shou)強度(du)的數字化(hua)光(guang)譜(pu)圖。軟件先(xian)對(dui)原始(shi)光(guang)譜(pu)進(jin)行數學預(yu)處理，以消除噪(zao)聲(sheng)和基線漂移(yi)等幹擾(rao)。
三、智(zhi)能(neng)核(he)心(xin)：化(hua)學(xue)計量(liang)學模型(xing)的“大(da)腦(nao)”解碼(ma)
獲(huo)取光(guang)譜(pu)只是第(di)壹(yi)步，將(jiang)其轉化(hua)為(wei)具體(ti)的成分(fen)濃度(du)（如水分(fen)含量(liang)、反應(ying)物(wu)濃度(du)）需(xu)要(yao)化(hua)學(xue)計量(liang)學模型(xing)這顆“大(da)腦(nao)”。在分(fen)析(xi)前(qian)，需(xu)用(yong)大(da)量(liang)已知(zhi)準(zhun)確成分(fen)的樣(yang)品(pin)光(guang)譜(pu)訓練壹(yi)個(ge)定量(liang)校(xiao)正(zheng)模型(xing)（常用(yong)偏最小二(er)乘法(fa)PLSR）。該模型(xing)建(jian)立(li)了(le)光(guang)譜(pu)數據與成分(fen)濃度(du)之(zhi)間的復雜數學關系(xi)。在實(shi)際(ji)檢測(ce)中(zhong)，儀器(qi)只(zhi)需(xu)瞬間測(ce)得(de)未(wei)知(zhi)樣(yang)品(pin)的光(guang)譜(pu)，即(ji)可調用此(ci)模型(xing)，立(li)即(ji)計算(suan)出其各項成分(fen)的濃度(du)，並(bing)將(jiang)結果實(shi)時(shi)傳(chuan)輸給(gei)控(kong)制(zhi)系(xi)統。
總(zong)結(jie)
光(guang)纖(xian)插(cha)入式(shi)近(jin)紅(hong)外光譜(pu)儀的工(gong)作原理，是壹(yi)個(ge)將物(wu)理現象(xiang)轉化(hua)為(wei)化(hua)學(xue)信息的智(zhi)能(neng)系(xi)統。它通過(guo)捕獲(huo)分(fen)子(zi)的“光(guang)指紋(wen)”，利(li)用光(guang)纖(xian)實(shi)現(xian)原位(wei)探(tan)測(ce)，並(bing)借助(zhu)化(hua)學(xue)計量(liang)學模型(xing)進(jin)行實(shi)時(shi)解(jie)碼(ma)，最(zui)終(zhong)實(shi)現(xian)了(le)在(zai)不幹擾(rao)生產(chan)過(guo)程的前(qian)提下，對(dui)物(wu)料(liao)成分(fen)進(jin)行連(lian)續、快速的精(jing)準洞察，是驅(qu)動(dong)流(liu)程工業(ye)邁(mai)向智(zhi)能(neng)化(hua)的重(zhong)要(yao)感(gan)官(guan)器(qi)官(guan)。
更(geng)新時(shi)間：2025-10-28
點擊(ji)次數：160
當(dang)前(qian)位置(zhi)：