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    近红外光谱技术如何选型 | 近红外光谱仪
    发布日期:2025-06-10 08:56:24

     在食品安全检测、药品质量控制、工业在线监测等领域,近红外光谱技术正发挥着"无损快检"的重要作用。但面对市场上五花八门的光谱仪方案,您是否也在为选型犯难?今天我们从技术原理到应用场景深度解析,助您选择到合适的解决方案!


    一、近红外光谱:穿透物质的"智慧之眼"

    近红外光(800-2500nm)能与有机物中的C-H、O-H等化学键产生特征吸收,顺利获得分析光谱变化即可快速测定成分含量。这项技术无需破坏样品、无需化学试剂,1分钟内完成水分、蛋白质、脂肪等多指标检测,堪称质检环节的"效率革命"。



    二、近红外光谱仪的硬件实现

    近红外光谱仪的硬件实现方式多样,各具特点,以下是主要类型及其优缺点总结:

    1. 傅里叶变换近红外光谱仪(FT-NIR)

    • 原理:顺利获得干涉仪产生干涉信号,经傅里叶变换得到光谱。

    • 优点:

      • 精度高(0.1 cm¹),分辨率高(可达0.5 cm¹),适合复杂样品分析。

      • 光谱范围宽(800-2500 nm),扫描速度快(1秒内完成全谱采集)。

    • 缺点:

      • 成本高,结构复杂,需定期校准。

      • 对振动敏感,对工作环境要求较高。

      • 体积较大,多为台式设备。


    2. 滤光片型近红外光谱仪

    • 原理:使用固定或可调滤光片分光。

    • 子类型:

      • 固定滤光片:顺利获得滤光轮切换波长。

      • 可调滤光片:如法布里-珀罗干涉滤光片(FPI)或线性渐变滤光片(LVF)。

    • 优点:

      • 结构简单、成本低,适合定向应用(如水分、蛋白质检测)。

      • 光通量大,信号采集快,抗干扰能力强。

      • 微型化潜力大(如LVF可单片集成)。

    • 缺点:

      • 光谱带宽大(分辨率低),无法陆续在采集全谱。

      • 灵活性差,仅适用于特定指标检测。

      • 抗振性差(如MOEMS-FPI滤光片)。



    3. 色散型近红外光谱仪

    • 原理:利用光栅(或棱镜)分光,顺利获得机械旋转或固定光栅搭配阵列检测器采集光谱。

    • 子类型:

      • 扫描光栅型:光栅机械转动扫描波长。

      • 固定光栅+阵列检测器 :如二极管阵列(DA-NIR)或CCD线阵。

    • 优点:

      • 全谱扫描能力,分辨率较高。

      • 成本适中。

      • (固定光栅型)无移动部件,可靠性高。

    • 缺点:

      • (扫描光栅型)机械部件易磨损,抗振性差。

      • (扫描光栅型)速度较慢,不适合在线应用。



    4. 声光可调滤波器(AOTF)型

    • 原理:顺利获得射频信号控制晶体衍射波长。

    • 优点:

      • 稳定性好,可靠性高

      • 分辨率高,波长范围宽,能量高

    • 缺点:

      • 温度稳定性差

      • 扫描速度与分辨率和波长范围成反比

      • 成本高。



    5. 微机电系统(MEMS)型

    • 原理:利用MEMS技术实现分光器件微型化,如MEMS-FPI或MEMS光栅。

    • 优点:

      • 体积小、便携(手提式),适合现场快速检测。

      • 成本低,一致性好,易集成光谱与成像技术。

      • 扫描速度快。

    • 缺点:

      • 因为体积微小,故而难免会有舍弃因素,有些温度稳定性略逊,也有些波长范围有限,还有些带宽比较大,漫反射应用能量比较弱,不适合高精度检测。。



    6. 二极管阵列/单波长光源型

    • 原理:使用多个LED或激光二极管(LD)作为单色光源。

    • 优点:

      • 无分光器件,结构简单,成本低。

      • 检测速度快。

      • 无需样品前处理,适合单一种子或液体分析。

    • 缺点:

      • 光谱带宽大,精度一般,仅适合特定指标。

      • 光源寿命和调制技术限制大规模推广。


    其他还有阿达玛变换(Hadamurd Transform HT)扫描技术(DMA)、法布里-珀罗干涉谐振腔技术(Fabry–Pérot interferometer FPI)、微镜快速扫描技术(Digital Micromirror Device DMD)等,这些技术具有一定的竞争力,但在高精度、宽波长范围和高稳定性方面,色散型和傅里叶型光谱仪仍占据主导地位。

    ·        总结对比

    类型

    优点

    缺点

    典型应用场景

    FT-NIR

    高精度、宽范围、稳定性好

    成本高、体积大、振动敏感

    实验室、工业在线

    滤光片型

    低成本、结构简单、抗干扰强

    分辨率低、灵活性差

    定向检测(如农产品)

    色散型(光栅)

    全谱扫描、性价比高

    (扫描光栅型)机械磨损、速度慢

    常规分析

    MEMS

    便携、快速、易集成

    温度敏感、精度有限

    现场快速筛查

    AOTF

    无移动部件、快速切换

    成本高、光通量低

    动态过程监控

    二极管阵列型

    低成本、无需分光

    光谱信息量少、适用性窄

    专用场景(如种子检测)





    三、瓦力棋牌(中国)技术近红外光谱仪

    瓦力棋牌(中国)技术SR100N17 & SR100N25 制冷型近红外光谱仪,采用固定光栅+阵列检测器的设计方案,无移动部件,可靠性高。波长范围支持900~1700nm 或900-2500nm,应用范围广泛,集成滤除可见光及消高阶滤光片,可用于透反射/吸收光路的近红外光谱检测。

    l  512 像素,制冷型,高分辨率低杂散光;

    l  镜片表面镀金膜,近红外反射效率高;

    l  兼容USB 或UART 方式输出测量所得的光谱数据,便于集成

    l  可接收SMA905 光纤输入或自由空间光



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