现场光谱仪器的研制及应用研究

摘要

近年来，由于CCD阵列探测器技术、光纤技术、光栅技术的发展和成熟，光谱仪器的结构也发生了巨大的变化，形成了光源、摄谱单元及采样单元相互分离的结构形式，从而使系统结构更加灵活。同传统光谱技术相比，这种高精密度的结构直接决定了其具有新的应用对象与技术特征，更能适应不同领域的作业现场空间形式上的多样性和生产工艺条件的多变性。因此，这种现代光谱技术也通常被称为现场光谱技术。现场光谱技术已广泛应用于化工、制药、轻工、半导体等工业部门的过程监测、化学分析、色度和照明控制，环境保护，防伪和安全保证系统，以及军事部门等等。本文以自行研制的光纤光谱仪和牛奶分析仪为工作基础，进一步对光纤光谱仪和牛奶分析仪的应用进行研究，建立了多种现场光谱分析方法并将其应用于色度分析、食品品质鉴定等多个领域的复杂样品的现场、原位、在线分析检测。　　本研究主要内容包括：⑴在商品化721型分光光度计的基础上，以光纤代替传统吸收池，通过对光路的改进研制了光纤光谱仪；对其参数进行优化表征后，将其用于纸张、蜜桔等固体样品表面的分析。实验结果表明，该仪器性能稳定，可对纸张、水果等固体样品表面进行分析。将改进后的仪器对南丰蜜桔进行分析时，不同等级南丰蜜桔的消光信号表现出显著的差异，表明该仪器有望用于非侵入性、现场、快速区分南丰蜜桔的等级，并为其他蔬果的无损、现场和快速分级提供新思路和新方法。⑵自行研制了牛奶分析仪并提出了基于物联网技术的食品安全检测与监控技术。以自行研制的手持式消光光度计为基础，根据牛奶溶液的特点，筛选出高强度发光二极管(LED)作为光源、设计了垂直光路系统的特种吸收池、采用能够将光信号直接转换为频率数字信号输出的检测器，以避免复杂的样品预处理，实现牛奶样品的现场分析。另外，通过内置联网模块，该分析仪能够与物联网技术进行无缝连接，对牛奶等食品安全进行实时监控。质量检测部门可利用牛奶分析仪对不同批次的牛奶进行测定，建立牛奶品质标准数据库；用户对所购牛奶进行实时检测，并以牛奶包装上的条形码为索引，通过物联网访问数据库，将所测数据与标准数据进行对比，以甄别牛奶品质。⑶牛奶分析仪在牛奶品质分析中的应用。利用牛奶分析仪对牛奶掺假、变质、不同品牌牛奶区分等问题进行了详细的研究。结果表明，在无需任何样品预处理的情况下，自行研制的牛奶分析仪可对牛奶原液中掺水、掺豆浆以及牛奶的变质问题等进行快速检测分析，并可对不同品牌的纯牛奶进行区分。

目录

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2 分光光度法

1.3 现场光度分析技术

1.4 本文研究的主要内容及创新点

第二章 光纤光谱仪的研制

2.1 引言

2.2 原理

2.3 仪器结构

2.4 本章小结

第三章 光纤光谱仪在现场分析中的应用研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

第四章 牛奶分析仪的研制

4.1 引言

4.2 原理

4.3 牛奶分析仪结构

4.4 小结

第五章 牛奶分析仪在乳制品产业食品安全中的应用

5.1前言

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

5.4 小结

第六章 结论

参考文献

致谢

附录