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i-Spec Plus便携式近红外光谱仪应用于纺织品快速检测

发布: 2016-12-01 22:52:05来源: 必达泰克光电科技(上海)有限公司

目前,衣服、床上用品和纺织类玩具用品都采用了诸如棉,涤纶,真丝等纺织材料,由于存在着巨大的经济利益,在市场上存在不少以涤棉冒充全棉、涤纶冒充真丝、毛腈冒充纯毛等以次充好的不法行为。传统的检测方法需要破坏性取样,将所检测的样品送到实验室,再进行色谱或其他破坏性的分析方法进行检测。其前处理过程会采用硝酸等强酸,耗时耗力且产生二次实际污染,国标方法也基本无力进行现场的纺织品打假工作。

近红外光谱技术是一种无损、高效、快速、准确、无需样品制备及试剂的绿色测量方法,已经成功在食品、化工、烟草、农产、医药等领域获得广泛的应用。应用于纺织品的近红外光谱快速检测,可以避免大量使用强酸溶解样品而造成的二次污染,无需破坏性取样,并可大大减少检测人员的工作强度,实现快速无损的分析,非常适用于现场的纺织品打假工作。

便携式近红外光谱仪i-Spec Plus及定量软件BWIQ

必达泰克的i-Spec Plus是一款高度集成的近红外光谱仪系统,内部集成了积分球及平板触摸控制电脑操作系统,非常便于移动。i-Spec Plus机载的采谱软件和可选外接电池组供电,使得用户进行现场检测非常方便。内部的光谱仪也可连接到外部台式电脑上,通过BWSpec或BWIQ软件进行光谱收集、定量模型开发及预测分析 。i-Spec Plus光谱范围有短波长900-1700nm,长波长1100-2200nm两种规格可选,短波长分辨率可高达3.5nm。


BWIQ是B&W Tek的专用光谱定量分析软件,除了包含常见的预处理方法,多元回归方法中的主成分回归(PCR)、偏最小二乘(PLS)等,还另具有处理非线性数据的支持向量机回归(SVR)方法。此外,BWIQ创新的核心算法和功能设计,使得传统上复杂的建模过程变得简单可控。向导式的建模分析,清晰明了,并大大加快大样本的计算速度,对建模参数的修改也非常简单。

实验与样品

仪器:i-Spec Plus便携式近红外光谱仪,光谱范围900-1700nm,光谱分辨率约3.5 nm,积分时间:1200µs。

样品:不同棉和聚酯纤维含量的二元纺织品,棉含百分量0.031% -0.856%(质量百分比,下同),聚酯纤维含量为0.144% -0.969%。总样本数27个,每个样品平行测量三次。

图1 不同棉含量纺织品的近红外光谱

结果与讨论

采用气相色谱质谱联用法(GC-MS)测得样本的棉含量和聚酯纤维含量,并在BWIQ软件中采用PLS方法建立校正模型,主成分数为7。所有建模的光谱经过Savitsky-Golay 平滑和中心化预处理。

图2.纺织品中棉含量PLS回归分析结果

图2 是预测值和测量值之间的PLS回归曲线。蓝色代表训练集,红色代表预测集。从图2可以看出,R 2能达到0.996,训练集和预测集的均方根误差(RMSE)分别为0.01184和0.01766。采用全部样品进行建模得到的相关系数和预测值的均方根误差(RMSEP)表明,模型质量较好,可以作为新样本的预测。

结论

实验结果表明采用 i -Spec Plus能对纺织品中的棉含量和聚酯纤维的含量准确进行无损定量分析。 i -Spec Plus结构紧凑,方便携带,非常适用于现场检测,可广泛应用于食品、纺织和制药工业等领域。

i-Spec Plus独特的PC/平板电脑可切换模式对于开发用户来说非常方便:在PC模式下,用户可以通过BWSpec和专用的化学计量学模型开发工具进行开发;在平板模式下,可以采用专用的应用程序实现现场和专用设备的功能。必达泰克向用户开放二次开发及相应的技术支持,以适应不同行业用户的不同需求。


厂家名称

美国必达泰克公司是一家主营光电产品的高科技公司,它集开发、研制、生产于一体,在CCD,InGaAs和NIR阵列光谱仪,拉曼光谱系统和其它光谱系统, 高功率半导体激光器(HPDL),半导体泵浦固体激光器(DPSS), 高功率光纤激光器(DP...

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