[发明专利]一种近红外光谱设备的稳定性判别方法

说明书

本发明公开了一种近红外光谱设备的稳定性判别方法，包括标样光谱稳定性模型构建过程以及实测光谱稳定性判别过程，通过构建稳定性模型并计算扫描光谱的稳定性指数，从而可以客观地判别出未知扫描光谱的稳定性，进而根据扫描光谱的稳定性可以判断出生成所述扫描光谱的近红外光谱设备在这一时刻是否运行在稳定状态，实现对近红外光谱设备稳定性的客观判断。该方法判定速度快，判断结果量化，能够保证网络状态下所有近红外光谱设备运行的稳定性和高度一致性。

技术领域

本发明属于光谱采集设备技术领域，具体地说，是涉及一种用于判断近红外光谱设备是否达到稳定状态的判别方法。

背景技术

近红外光谱是介于可见光和中红外之间的电磁辐射波，光谱区定义为780nm-2526nm的区域，近红外光谱区与有机分子中含氢基团(O-H、N-H、C-H)振动的合频和各级倍频的吸收区一致，通过扫描样品的近红外光谱，可以得到样品中有机分子含氢基团的特征信息。利用近红外光谱技术分析样品具有方便、快速、高效、准确、成本较低、不破坏样品、不消耗化学试剂、不污染环境等优点，因此该技术受到越来越多人的青睐。

近红外光谱分析技术的一个重要特点就是技术本身的成套性，即必须同时具备三个条件：各项性能长期稳定的近红外光谱仪、功能齐全的化学计量学软件以及范围足够宽的模型。只有将这三个条件有机结合起来，才能为用户真正发挥作用。在利用近红外光谱仪采集样品的光谱数据的过程中，近红外光谱仪的性能、操作人员、样品物理状态等均会影响光谱测量的稳定性，这些误差的加入会导致同一份样品的光谱出现明显的差异。

例如，利用同一台近红外光谱仪对同一样品进行光谱测量时，上午和下午所测量的光谱会存在很大的差异，光谱仪开机1小时和开机3小时后所测量的光谱也会有明显的差异，甚至近红外光谱仪会随着夏季和冬季时环境温度、湿度的变化而呈现出不同状态。因此，在利用近红外光谱仪测量样品的光谱数据时，应尽可能保证近红外光谱仪稳定，以减少干扰因素作用于光谱上，导致测量结果出现严重的偏差。

目前，近红外光谱仪的性能稳定性判断主要依靠由厂商给出的开机时间经验值确定，一般为30-60分钟。也就是说，在近红外光谱仪开机30-60分钟后，即默认光谱仪达到了稳定状态。但是，每台光谱仪在连续运行过程中，其上午和下午的状态会有很大的差异，即便光谱仪在开机30-60分钟后达到了稳定状态，但也不足以支撑整个运行期间始终保持稳定。目前，近红外光谱分析技术正朝着网络化方向发展，保证网络内多台光谱仪的一致性以及单台光谱仪的稳定性至关重要，仅仅依靠开机30-60分钟后即认为设备已趋于稳定是不够的，应该保证光谱仪在使用过程中的任何阶段都是稳定的。但是，对于这种因设备稳定状态不同而导致的光谱差异很难用人的经验捕捉到，因此，根据经验判断光谱仪达到稳定状态的判断方法不具有客观性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种近红外光谱设备的稳定性判别方法，采用构建稳定性模型的方法计算出扫描光谱的稳定性指数，以此判断出近红外光谱设备是否处于稳定、可靠状态，实现对近红外光谱设备稳定性的客观判断。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种近红外光谱设备的稳定性判别方法，其特征在于：包括标样光谱稳定性模型构建过程以及实测光谱稳定性判别过程；其中，

标样光谱稳定性模型构建过程包括以下步骤：

(1)选取m个建模样本作为建模集，构建建模样本光谱矩阵A_trian：

(2)对建模样本光谱矩阵A_trian进行预处理，构建预处理后的建模样本光谱矩阵X_trian：

(3)采用主成分分析法对预处理后的建模样本光谱矩阵X_trian进行降维空间映射，生成降维后的建模样本主成分得分矩阵Y_trian：