光谱分析仪以及光谱分析方法技术

本发明专利技术提供了光谱分析仪和光谱分析方法。该光谱分析仪包括：第一测量部分，配置用于通过以近红外光照射样本来测量近红外区域的光谱；第二测量部分，配置用于通过以红外光照射样本来测量红外区域的光谱；以及分析部分，配置用于利用由第一和第二测量部分所测得的光谱来分析样本特征。分析部分包括：第一计算模块，配置用于通过组合第一测量部分测得的近红外区域的光谱以及第二测量部分测得的红外区域的光谱来获取集成光谱；第二计算模块，配置用于计算预先测得的基准光谱与集成光谱的差异光谱；以及第三计算模块，配置用于通过利用差异光谱执行二维相关操作来计算近红外区域的光谱与红外区域的光谱之间的相关性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用近红外光和红外光的。
技术介绍
光谱分析仪是一种由通过以近红外光(波长为0.7至2.5μπι)或红外光(波长为 2. 5至25 μ m)照射样本而获得的光谱来分析样本的特征(所含成分等)的设备。采用红外光的光谱分析仪的特征在于可执行高度精确的分析，这是因为获取了取决于样本成分而具有较好分离性的清晰光谱，但是只能够分析薄到红外光可穿透的样本。相反，采用近红外光的光谱分析仪的特征在于可分析厚样本，这是因为近红外光的穿透性大于红外光，但是并不容易根据样本成分指定光谱峰值，因为所获取的光谱的宽度较大并彼此重叠。由于上述特征，光谱分析仪的使用根据所要求的精确度或应用而有所不同。例如， 采用红外光的光谱分析仪被广泛用于需要以高精度来测量包含在非常少量的样本中的成分的实验室。相反，采用近红外光的光谱分析仪是诸如测量水果中的糖含量的糖量计之类的仪器，其被广泛用于在不破坏样本的情况下对样本进行测量和分析。在现有技术中，当需要在近红外光至红外光的波长范围内分析样本特征时，利用两个光谱分析仪(上述采用红外光的光谱分析仪以及上述采用近红外光的光谱分析仪)单独执行光谱的测量。然后，每个光谱分析仪所获取的光谱数据被下载至计算机，并且通过利用下述非专利文献1和2所公开的二维光谱法计算各个光谱的相关性来分析样本的特征。 下述专利文献1公开了一种能够在近红外光至红外光的波长范围内自己分析样本特征的光谱分析仪。JP-A-2009-168711Toru Amari et al. ,"Generalized Two-Dimensional Attenuated Total Reflection/Infrared and Near-Infrared Correlation Spectroscopy Studies of Real-Time Monitoring of the Initial Oligomerization of Bis (hydroxyethyl terephthalate) ”，Macromolecules,2002，35，p.8020—8028 I. Noda et al. , "Generalized Two-Dimensional Correlation Spectroscopy", Applied Spectroscopy, Vol. 54,Issue 7,p.236A-248A。附带地，由于专利文献1中公开的上述光谱分析仪可把近红外区域的光谱以及红外区域的光谱看成一个光谱，因此，有利的是，与利用两个光谱分析仪进行分析的情况相比，处理变得容易。但是，如果对于近红外区域的光谱特征以及红外区域的光谱特征并不是很了解的话，那么会出现这样的问题，即，不能有效地采用上述专利文献1所公开的光谱分析仪的近红外光至红外光的波长范围内的分析结果。此外，基本上，在实验室等中所使用的光谱分析仪的分析结果仪仅被收集作为表示样本特征的数据。从而，即使分别利用采用红外光的光谱分析仪和采用近红外光的光谱分析仪来单独执行光谱测量，并且如上所述在测量结束之后通过计算机分析样本特征，也不会出现特定问题。但是，在设置在生产现场(例如工厂)的光谱分析仪的分析结果被反馈并被用来改进生产效率同时保持产品质量。为此，在设置在生产现场的光谱分析仪中，需要近乎实时地分析产品特征。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施例提供了一种，即使不具备对近红外区域和红外区域的光谱的足够认知，其也能够在较短时间内容易地分析出样本特征。根据本专利技术的示例性实施例的一种光谱分析仪包括第一测量部分，配置用于通过以近红外光照射样本来测量近红外区域的光谱；第二测量部分，配置用于通过以红外光照射样本来测量红外区域的光谱；以及分析部分，配置用于利用第一测量部分和第二测量部分所测得的光谱来分析样本特征，其中分析部分包括第一计算模块，配置用于通过组合第一测量部分测得的近红外区域的光谱以及第二测量部分测得的红外区域的光谱来获取集成光谱，第二计算模块，配置用于计算预先测得的基准光谱与集成光谱的差异光谱，以及第三计算模块，配置用于通过利用第二计算模块所计算出的差异光谱执行二维相关操作来计算近红外区域的光谱与红外区域的光谱之间的相关性。根据本专利技术的这一方面，通过组合第一测量部分测得的近红外区域的光谱以及第二测量部分测得的红外区域的光谱来获取集成光谱数据，随后计算预先测得的基准光谱数据与集成光谱数据的差异光谱数据。利用差异光谱数据执行二维相关操作来获取近红外区域的光谱与红外区域的光谱之间的相关性(二维相关性)。第二计算模块可配置用于只要第一测量部分和第二测量部分执行光谱测量时就计算差异光谱。分析部分还可包括预测模块，其配置用于利用校准模型根据第一计算模块所获取的集成光谱来计算样本浓度的预测值，所述校准模型示出了预先计算出的样本的浓度与吸光度之间的关系。第二计算模块可配置用于在由预测模块事先计算的预测值与新计算的预测值之差等于或大于预先设置的预定阈值时计算差异光谱。第二计算模块可配置用于执行利用化学计量学方法判定第一计算模块所获取的集成光谱是否异常的异常点检测，并且可配置用于根据判定为异常的集成光谱来计算差异光谱。基准光谱可以是通过对在开始样本分析之前已由第一测量部分和第二测量部分事先通过以近红外光和红外光照射样本而多次测量光谱时由第一计算模块获取的集成光谱进行平均而获得的光谱。根据本专利技术的示例性实施例的光谱分析方法是一种光谱分析仪中使用的光谱分析方法，所述光谱分析仪包括第一测量部分，配置用于通过以近红外光照射样本来测量近红外区域的光谱；以及第二测量部分，配置用于通过以红外光照射样本来测量红外区域的光谱，所述光谱分析方法包括通过组合第一测量部分测得的近红外区域的光谱和第二测量部分测得的红外区域的光谱来获取集成光谱，计算预先测得的基准光谱与集成光谱的差异光谱，以及通过利用差异光谱执行二维相关操作来计算近红外区域的光谱与红外区域的光谱之间的相关性。根据本专利技术，通过组合第一测量部分测得的近红外区域的光谱和第二测量部分测得的红外区域的光谱来获取集成光谱数据，随后计算预先测得的基准光谱数据与集成光谱数据的差异光谱数据。利用差异光谱数据执行二维相关操作来获取近红外区域的光谱与红外区域的光谱之间的相关性(二维相关性)。因此，即使不具备对近红外区域的光谱和红外区域的光谱的足够知识的用户，也能通过仅仅参考示出近红外区域的光谱与红外区域的光谱之间的二维相关性的曲线图，来很容易地理解近红外区域的光谱与红外区域的光谱之间的关系。附图说明图1是示出了设置在根据本专利技术实施例的光谱分析仪中的光谱测量部分的结构示图。图2是示出了光谱分析仪的总体结构的框图。图3是示出了设置在光谱分析仪中的PC 70的主要结构的框图。图4是示出了光谱分析仪的操作的流程图。图5是用于解释计算光谱分析仪中的集成光谱数据的方法的示图。图6A至图6D是示出了光谱分析仪的分析结果的示例的示图。具体实施例方式下文将参考附图详细描述根据本专利技术实施例的。图 1是示出了设置在根据本专利技术实施例的光谱分析仪中的光谱测量部分的结构示图。此外，虽然本实施例的光谱分析仪主要分为图1所示的光谱测量部分和利用光谱测量部分的测量结果执行分析的分析部分，但是该分析部分并未在本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光谱分析仪，包括：第一测量部分，配置用于通过以近红外光照射样本来测量近红外区域的光谱；第二测量部分，配置用于通过以红外光照射样本来测量红外区域的光谱；以及分析部分，配置用于利用由所述第一测量部分和所述第二测量部分所测得的光谱来分析样本特征，其中所述分析部分包括：第一计算模块，配置用于通过组合由所述第一测量部分测得的近红外区域的光谱和由所述第二测量部分测得的红外区域的光谱来获取集成光谱，第二计算模块，配置用于计算预先测得的基准光谱与所述集成光谱的差异光谱，以及第三计算模块，配置用于通过利用由所述第二计算模块计算出的差异光谱执行二维相关操作来计算近红外区域的光谱与红外区域的光谱之间的相关性。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：渡正博，尾崎幸洋，
申请(专利权)人：横河电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP