近紅外是發(fā)現(xiàn)*早的非可見光區(qū)域，近紅外主要是對含氫基團(tuán)X-H(X=C、N、O）振動(dòng)的倍頻和合頻吸收。不同種類的有機(jī)物對近紅外光譜的不同波段有著不同程度的吸光度或透過率，這意味著不同化合物的光譜圖形狀是不同的。同時(shí)，濃度的高低也會影響吸光度或透過率，符合朗伯比爾定律。因此，通過收集大量已知性質(zhì)的樣品光譜數(shù)據(jù)，可以建立起光譜數(shù)據(jù)與樣品性質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)模型。近紅外光譜分析技術(shù)具有對物質(zhì)反饋的靈敏度高、傳遞的信息快，且在檢測樣品時(shí)無前處理、無污染、方便快捷等優(yōu)點(diǎn)。近紅外光譜（NIRS）是一種強(qiáng)大的分析技術(shù)，在食品、制藥、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

近年來，近紅外光譜技術(shù)在**產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用取得突破性的進(jìn)展，許多研究成果實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用近紅外光譜技術(shù)對**特定的原料化學(xué)成分、外加添加劑、成品等的建模分析及應(yīng)用。近紅外光譜技術(shù)在不同行業(yè)中的多樣化應(yīng)用，證明了NIR光譜學(xué)在為各種應(yīng)用提供**高效分析解決方案方面具有較大的潛力。

以玉溪K326**原料9個(gè)不同目數(shù)粒徑粉體樣本作為研究對象，通過采集不同煙粉粒徑的近紅外光譜信息，建立不同煙粉粒徑的近紅外光譜預(yù)測模型，同時(shí)結(jié)合特征波長變量優(yōu)選算法簡化模型，為后續(xù)不同**原料粒徑快速檢測提供了一種快速鑒別分析的方法，同時(shí)可監(jiān)測原料磨粉粒徑過程中質(zhì)量的穩(wěn)定性。

**粉末粒徑檢測

采用激光粒度分析儀對不同梯度100、200、300、400、600、800、1000、1200、1400、1600目的**超細(xì)粉樣品進(jìn)行粒度分布檢測。每個(gè)梯度檢測樣品≥20個(gè)。

不同粒徑研磨的中位粒徑

不同煙粉粒徑目數(shù)趨勢圖

煙粉粒徑（NIR）近紅外儀器參數(shù)

MPA近紅外光譜儀（德國，Bruker），配備內(nèi)徑10cm的鍍金積分球采樣附件，光斑向上，光斑直徑2cm，用于水平測試樣品，鍍金背景，直徑50mm的樣品杯，不銹鋼壓樣制樣器。光譜采集OPUS軟件中進(jìn)行。

煙粉粒徑（NIR）近紅外數(shù)據(jù)采集

打開近紅外光譜儀，預(yù)熱30min，去除背景干擾，采集方式為漫反射旋轉(zhuǎn)掃描。將不同粒徑煙粉100、200、300、400、600、800、1000、1200、1400、1600目的**超細(xì)粉樣品依次放入樣品杯中，用壓樣器輕輕壓平杯中樣品，固定每個(gè)杯中樣品厚度為6cm，把樣品放置光譜儀旋轉(zhuǎn)臺上掃描。掃描時(shí)以積分球鍍金內(nèi)壁作為背景。光譜采集的掃描范圍：3600～12500cm-1；分辨率8cm-1，掃描次數(shù)：64次。進(jìn)行譜圖采集得到樣品的光譜。

煙粉粒徑近紅外建模方法

采用偏*小二乘法（PartialLeastSquares,PLS）建立近紅外光譜與粒徑間的定量分析模型。在OPUS軟件中調(diào)入400個(gè)樣品的近紅外光譜，再將粒徑一一對應(yīng)輸入，選擇交叉檢驗(yàn)。光譜數(shù)據(jù)的預(yù)處理利用軟件自帶優(yōu)化功能進(jìn)行優(yōu)化，選擇出*佳譜區(qū)、光譜預(yù)處理方法及主成分?jǐn)?shù)，利用*優(yōu)條件建立**超微粉體的粒徑的定量模型，通過決定系數(shù)（R2）和內(nèi)部交叉檢驗(yàn)均方差（RMSECV），光譜異常值與樣品光譜及校正集樣品光譜相關(guān)，在模型不斷交叉檢驗(yàn)結(jié)果時(shí)，對嚴(yán)重偏離擬合線或偏差大于3倍平均偏差的樣品給予剔除，確定*佳的建模方案。

煙粉粒徑分布模型驗(yàn)證

用已經(jīng)建立的粒徑模型對其進(jìn)行預(yù)測，檢驗(yàn)預(yù)測值與參考值的線性關(guān)系，考察線性相關(guān)系數(shù)R2，均方根誤差RMSECV和殘留偏差RPD。

不同粒度下光譜特性模型分析

將不同粒徑的煙粉D50中位粒徑數(shù)據(jù)作為模型建立的參比數(shù)據(jù)，輸入軟件中，在對應(yīng)的樣品譜圖中建立不同目數(shù)煙粉中位粒徑。運(yùn)用矢量歸一法（MSC）和一階導(dǎo)數(shù)法對其進(jìn)行處理，去除影響度，使光譜峰變陡，易于辨認(rèn)較小的特征峰。OPUS軟件采用的定量回歸方法為偏*小二乘法（PLS），當(dāng)光譜數(shù)量重組時(shí)，可計(jì)算出PLS維數(shù)。模型建立后，不斷進(jìn)行內(nèi)部交叉檢驗(yàn)，剔除異常數(shù)據(jù)，直至模型檢驗(yàn)顯示通過。

不同目數(shù)煙粉定量分析模型參數(shù)

不同目數(shù)煙粉粒徑近紅外圖

可以看出，不同的煙粉粒徑在3500～5500cm-1區(qū)間有吸收峰，5000cm-1左右峰較低且范圍較寬，4000cm-1時(shí)峰較為陡峭。不同粒度下的煙粉呈現(xiàn)出不同的吸收強(qiáng)度。

不同粒度下光譜特性分析模型優(yōu)化

不同目數(shù)煙粉中位粒徑真值和預(yù)測值的相關(guān)性原始圖

偏移量：5.468維數(shù)：1；R2=83.16；RMSECV=15.3；偏移：0.0211；斜率：0.861；相關(guān)系數(shù)：0.9124

從不同目數(shù)超微粉粒徑模型真值和預(yù)測值的線性原始關(guān)系圖可以看出，模型的決定系數(shù)R2、RMSECV均不理想，相關(guān)系數(shù)R2為0.9124，均方根誤差RMSECV為15.3，維數(shù)為1。此模型部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)偏離擬合線且大于3倍平均偏差，表示預(yù)測值與真實(shí)值偏差較大，需不斷進(jìn)行內(nèi)部交叉檢驗(yàn)，剔除異常數(shù)據(jù)，直至模型檢驗(yàn)顯示通過，得到線性關(guān)系圖。

不同目數(shù)煙粉中位粒徑真值和預(yù)測值的相關(guān)性校正圖

偏移量：0.300；維數(shù)：5；R2=98.77；RMSECV=3.28；偏移：0.0326；斜率：0.989；相關(guān)系數(shù)：0.9938

粒徑預(yù)測模型的評價(jià)指標(biāo)表

從不同目數(shù)超微粉粒徑模型真值和預(yù)測值的線性校正關(guān)系圖可以看出，模型的決定系數(shù)R2、RMSECV均比較理想，相關(guān)系數(shù)R2為0.9938，均方根誤差RMSECV為3.28，維數(shù)為5，殘留偏差為9。

不同粒度下光譜特性分析模型驗(yàn)證

由不同目數(shù)煙粉粒徑真值和預(yù)測值模型數(shù)據(jù)可以看出，偏差范圍在0.00～0.21μm，差值的平均值為0.06μm，在可接受范圍內(nèi)，即煙粉中位粒徑真值和預(yù)測值無顯著差異。

不同目數(shù)煙粉粒徑檢測真值和預(yù)測值

 總結(jié)

(1）通過400個(gè)樣品進(jìn)行全掃描得出在3500～5500cm-1期間有吸收峰，5000cm-1左右峰較低且范圍較寬，4000cm-1時(shí)峰較為陡峭，不同粒徑的煙粉光譜上呈現(xiàn)出不同的吸收強(qiáng)度。

(2）通過偏*小二乘法（PLS）建立預(yù)測不同粒徑超微粉體的近紅外分析模型，相關(guān)系數(shù)大于0.9，殘留偏差大于2，表明模型適用于不同粒徑的超微粉體的快速分析。

(3）采用近紅外檢測方法對不同粒度煙粉進(jìn)行建模、檢測、驗(yàn)證。結(jié)果表明，近紅外測定模型的預(yù)測值與實(shí)際粒徑值數(shù)據(jù)之間無明顯差異，預(yù)測**度高。