采用LabVIEW的近红外测量方案

近红外谱区(1)是指坐落于可见谱区与中红外谱区之间的一段电磁波序，即介于780-2526nm的光区。近红外光谱（Near-infraredSpectroscopy,NIRS）可区分为短波长近红外波段和宽波长近红外波段，其波段范围分别为780-1100nm和1100-2526nm。由于频率较高，NIR谱区分子对其吸取主要是分子振动的倍频与合频吸取。

NIRS分析技术是通过被分析物质中的含氢基团，如OH、CH、NH、SH、PH等在近红外区域内展现出有特征吸取，利用计算机技术及化学计量学方法，对扫瞄测试样品的光学数据展开一系列的分析处置，最后已完成该样品有关成分的定量分析任务。由于它具备不毁坏样品且较慢、精确等优点，是20世纪90年代以来发展最慢、最引人注目的光谱分析技术[2，3]。

目前它在谷物检测领域有数着普遍的应用于，如水分、蛋白、脂肪和纤维等指标的测量，近红外检测技术早已沦为了一种普遍认为的标准检测方法[4]。但是现有的近红外光谱分析仪器大多体积可观，价格昂贵，有利于现场分析；或者功能单一，容易拓展和确保。

　　虚拟仪器[5]的概念，是美国国家仪器公司（NationalInstrumentsCorp.全称NI）于1986年明确提出的，它是在以计算机为核心的硬件平台上，其功能由用户设计和定义，具备虚拟世界面板，其测试功能由测试软件构建的一种计算机仪器系统。本文融合虚拟仪器技术和近红外光谱分析技术，搭起了一个较慢可用检测整粒小麦成分含量的系统。

基于虚拟仪器的近红外整粒小麦成分测量系统主要还包括仪器硬、硬件和建模软件。仪器硬、硬件皆使用模块化设计。硬件模块化主要由光路、检测器及信号调理电路和虚拟仪器的数据采集板卡构成；软件模块化主要由信号提供模块、I/O掌控模块、数据分析模块、数据留存和表明模块构成。

软件平台使用的是图形化的编程语言LabVIEW，建模使用逐步回归分析[6]方法。　　1.硬件设计　　1.1光路设计　　光源部分由14个近红外发光二极管(LED)构成，每个发光二极管对应通过一个波长坐落于890nm～1050nm之间的近红外窄带干预滤光片，构成单色的将近红外光，将近红外光经菲涅尔透镜汇集到被测样品上，在样品中被衍射吸取后，由检测器接管，由于LED的电流要求了它的透射，每支LED都有分开可以调节的恒流电路，以确保光源的平稳。　　窄带干预滤光片的比特率为10nm，所用于的范围为890nm～1050nm。

测量的时候，再行用各个波长依序太阳光样本，获得各波长样本的光谱数据，然后通过逐步回归算法挑对待测成分有明显影响的波长。预测的时候，只需将所挑波长的吸食光度带进模型计算出来。　　本系统使用单一的检测器，将14个波长的窄带滤光片尽量密切地化学键在圆形的支架上，在通过某种程度电流的情况下LED在有所不同波长处的透射有所不同，因此，将LED闪烁较强波长的滤光片（即波长与890nm和940nm差距较小的滤光片）化学键在相似圆心的方位，以强化有效地透射。

　　菲涅尔透镜的焦距是20mm，透镜距离支架是40mm，距检测器是20mm。菲涅尔透镜、支架、检测器横向相同在通过它们中心的一条直线上。样品池厚度为20mm（扣减样品池壁后），样品池透明的两侧为磨砂面，以更进一步强化光源的均匀分布性。

样品池在测量范围内对各个波长近红外的利用亲率近似于完全一致。因此由样品池引发的误差对各个波长来说近似于一样。

　　1.2光源部分电路设计　　本系统的光源使用近红外发光二极管，因为其透射小，对样品会导致损毁，限于于可用检测，且使用寿命超过十年以上。搭配波长分别为890nm、940nm，比特率为40nm~50nm。

通过调整每支LED的电流，使各个波长通过窄带滤光片以后的透射近似于完全一致。用电路掌控LED轮流闪烁，以天内取得样品在单一波长下的光度值。为确保LED的电流平稳固定式，使用恒流源电路。　　1.3信号切换电路设计　　检测器自由选择在短波近红外区适当脆弱的硅光电池。

由于光电池产生的短路电流与透射有较好的线性关系，通过I/V切换，可以获得获取AD切换的电压。由于光源LED的闪烁角度较小，有较好的单向性，可近似于平行光源。将LED放到菲涅尔透镜的2倍焦距处，检测器放到另一侧1倍焦距处，搭配圆形的硅光电池，与滤光片的化学键比较。

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