1 四川轻化工大学计算机科学与工程学院, 四川 宜宾 644000
2 四川轻化工大学物理与电子工程学院, 四川 宜宾 644000
3 四川轻化工大学自动化与信息工程学院, 四川 宜宾 644000
快速、 准确检测酒醅酸度, 可显著提高白酒出酒率和成品酒品质。 近红外光谱(NIR)提供了分子的倍频和合频, 即有机物中含氢基团(C-H、 N-H、 O-H)的振动信息, 通常用于样品中含氢化合物的定性和定量分析。 采用NIR能简单、 迅速的测定酒醅酸度, 克服了传统化学分析方法检测周期长、 试剂消耗大、 人为误差等不足。 由于NIR是一种间接分析技术, 如何建立校正模型是准确检测酒醅酸度的关键。 作为深度学习中的典型模型, 卷积神经网络(CNN)具有局部区域连接, 分享权值等优点, 不仅能从复杂的光谱数据中提取关键特征, 还能减少网络模型的复杂度。 因此, 提出基于CNN和NIR的酒醅酸度定量分析方法, 以某酒企生产线中采集的545个酒醅样本光谱数据作为研究对象, 采用标准正态变换(SNV)、 Savitzky-Golay (SG）滤波和一阶求导（1stD）三种算法相结合对原始光谱进行预处理; 利用无信息变量消除法(UVE)选择光谱数据的特征波长; 使用CNN建立酒醅酸度模型。 结果表明: (1)对光谱数据进行预处理后, 消除了原始光谱中的基线偏移, 噪声等问题; 经过预处理后的光谱数据模型相较于原始光谱建模, 预测集决定系数提升了22.85%, 预测集均方根误差降低了0.049 5, 提高了酒醅酸度与光谱反射率的相关性。 (2)对光谱数据进行波长筛选后所建立的模型相较于全波段建模, 预测集决定系数提升了2.04%, 预测集均方根误差降低了0.004 8。 (3)基于CNN建立的酸度预测模型, 预测集决定系数为0.955 5, 预测集均方根误差为0.039 1。 相较于偏最小二乘回归模型, 预测集决定系数提升了1.03%, 预测集均方根误差降低了0.097 6; 相较于反向传播神经网络模型, 预测集决定系数提升了1.16%, 预测集均方根误差降低了0.099 4。 该方法可实现对酒醅酸度的快速、 准确测量, 为后续酒醅酸度在线检测提供方法支撑。
卷积神经网络 近红外光谱 酒醅酸度 白酒 Convolutional neural network Near infrared spectroscopy Acidity of fermented grains Liquor 光谱学与光谱分析
2023, 43(12): 3726
1 中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 合肥学院先进制造工程学院, 安徽 合肥 230061
针对苹果酸度可见-近红外无损测定, 设计了一套优化的偏最小 二乘 (PLS) 定量预测模型。首先, 采用 Savitzky-Golay 平滑结合小波变换对光谱数据进行预处理, 再通过连续投影法 (SPA) 生成建模集, 同时通过竞争自适应重加权采样法 (CARS) 和 SPA 生成建模备选集。随后从建模备选集中以优胜劣汰的方式逐次追加波长变量至建模集, 并根据建模集构建预测模型, 直至决定系数的变化趋于稳定。实验结果表明: 利用优化的 PLS 模型进行苹果酸度预测时, 其决定系数与相对分析误差分别达到 0.9776 与 6.6812, 且选取的波长变量数由 129 项降至 36 项, 明显优于 SPA 和 CARS 法。本方法在保证模型精度的同时降低了其复杂程度, 为苹果酸度在线无损测定模型的建立提供了重要参考。
光谱学 无损测定 波长选择 PLS 模型 苹果酸度 决定系数 spectroscopy nondestructive determination wavelength selection partial least squares model apple acidity determination coefficient
海南大学材料科学与工程学院，海南省特种玻璃国家重点实验室，南海海洋资源利用国家重点实验室，海口 570228
采用浸渍法制备Fe-VOx/SAPO-34和Fe-VOx/TiO2脱硝催化剂，探究SAPO-34分子筛与TiO2两种载体负载铁钒基氧化物催化活性及抗碱性能的差异。借助X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、原位红外漫反射(in-situ DRIFTs)等表征手段对催化剂的骨架结构、表面物化性质、氧化还原能力以及对反应气体的吸脱附情况进行分析。结果表明: SAPO-34分子筛内部特定的孔道结构和稳定的骨架，有利于活性组分在载体上均匀分散，降低碱金属对表面活性中心的物理覆盖作用; 同时其表面丰富的酸位点能够作为碱金属捕获位，保护催化剂表面的活性中心，保证催化剂的吸附-反应过程能够正常进行，从而使Fe-VOx/SAPO-34表现出良好的抗碱金属能力。
碱金属 铁钒化合物 载体 分子筛 表面酸性 低温活性 alkali metal iron vanadium compound carrier zeolite surface acidity low-temperature catalytic activity
1 海南大学材料与科学工程学院，海口 570228
2 海南大学，海南省特种玻璃实验室，海口 570228
3 海南大学，南海海洋资源利用国家重点实验室，海口 570228
通过引入V物种对二氧化钛负载的铁基催化剂进行改性，制备出了FeV/TiO2催化剂，并与未改性的铁基催化剂进行比较，通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱测试(Raman)、比表面积测试(BET)、紫外-可见-近红外漫反射光谱测试(UV-Vis-NIR)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)以及氢气程序升温还原(H2-TPR)等一系列测试对催化剂进行了表征。结果表明，引入V后的催化剂呈现出以FeVO4为主相的状态，并存在大量的酸性位点而具有较强的表面酸性，Fe、V物种间的强相互作用大大提升了氧化还原性，因此催化剂低温活性得以显著提升且温度窗口大大拓宽。此外，催化剂的结构几乎不受碱中毒的影响，且在K中毒后仍能维持较强的表面酸性，具有良好的抗碱金属中毒性能。
铁基催化剂 钒改性 低温活性 抗碱 表面酸性 金属间强相互作用 iron-based catalyst vanadium modification low-temperature activity resistance to alkali surface acidity strong interaction between metal
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Optics and Optical Engineering, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
2 CAS Key Laboratory of Soft Matter Chemistry, Department of Polymer Science and Engineering, iChEM, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
A range-extended acidity detector based on Nile red was designed and analyzed in this work. In light of the good lasing property and solvatochromism characteristic of Nile red/ethanol solution, we have obtained laser spectra of sulfuric acid in different concentrations doped in this substrate. Moreover, to expand the acidity detection range, we proposed a tandem cuvette system containing rhodamine 6G/ethanol and Nile red/ethanol. Consequently, the detection range could be enlarged from 26 nm to 40 nm, by changing not only the wavelength peak but also by the intensity ratio of dual-wavelength laser output. In addition, by changing the detection and substrate materials, the whole detection range could be expanded, and therefore a wide range of applications in polarity and acidity detection could be implemented via this method.
acidity detector solvatochromism characteristic Nile red tandem cuvette system Chinese Optics Letters
2020, 18(11): 111402
1 西南科技大学信息工程学院, 四川 绵阳621010
2 特殊环境机器人技术四川省重点实验室, 四川 绵阳621010
3 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳621900
4 中国工程物理研究院太赫兹研究中心, 四川 成都610041
通过分析HyJet V磷酸酯液压油的环境(润滑油等)及干扰因素(酸度和温度等)的影响, 研究荧光法检测飞机用液压油泄漏的可行性。 利用荧光分光光度计, 获得不同酸度和温度时HyJet V磷酸酯液压油、 Jet Oil II润滑油、 2197润滑油的荧光特性, 实验结果: HyJet V磷酸酯液压油、 Jet Oil II润滑油、 2197润滑油的荧光峰分别在362, 405和456 nm。 温度对HyJet V磷酸酯液压油影响较小;Jet Oil II润滑油、 2197润滑油荧光强度随温度升高逐渐减小。 酸度增加时, HyJet V磷酸酯液压油荧光峰从370 nm渐变为362 nm, 荧光强度逐渐减小;Jet Oil II润滑油荧光峰保持405 nm不变, 荧光强度逐渐减小;2197润滑油荧光峰由456 nm处红移至523 nm, 出现双荧光峰, 直至荧光特性消失。 结果表明: 在环境及干扰因素的影响下, HyJet V磷酸酯液压油的荧光特性基本保持不变, 并且区别于Jet Oil II润滑油、 2197润滑油。 因此, 实验证明利用荧光法检测HyJet V磷酸酯液压油泄漏是可行的。
温度 酸度 液压油 荧光特性 Temperature Acidity Hydraulic oil Fluorescence characteristics 光谱学与光谱分析
2014, 34(12): 3288
应用便携式近红外光谱分析仪对112个柑桔进行无损检测, 运用主成分正交信号校正、 加强正交信号校正结合广义回归神经网络的方法分别建立柑桔酸度定量分析模型。 结果表明: 采用EOSC方法能够使模型具有良好的预测能力并能够防止对数据造成过度校正。 EOSC柑桔酸度模型校正集相关系数Rc=0.888 0, 预测集相关系数Rp=0.885 6, RMSEP=0.081 65。 研究结果表明EOSC预处理方法结合广义回归神经网络可以用于柑桔样本的酸度测定。
近红外光谱 柑桔 酸度 主成分正交信号校正 加强正交信号校正 Near infrared spectroscopy Orange Acidity PCOSC EOSC 光谱学与光谱分析
2012, 32(7): 1931
应用便携式近红外光谱分析仪对6种苹果进行无损检测， 运用Kernel Isomap结合广义回归神经网络的方法分别建立苹果酸度和抗坏血酸定量分析模型。 结果表明: 采用Kernel Isomap方法能够使模型具有良好的预测能力。 苹果酸度模型校正集相关系数Rc=0.9994， 预测集相关系数Rp=0.979 9， RMSEP=0.055 8。 苹果抗坏血酸模型校正集相关系数Rc=0.989 1， 预测集相关系数Rp=0.927 2， RMSEP=4.043 1。 研究结果表明， 使用该便携式近红外光谱仪可以用于苹果样本的酸度和抗坏血酸含量的测定。
近红外光谱 苹果 酸度 抗坏血酸 Near infrared spectroscopy Apple Acidity Vitamin C Kernel Isomap Kernel Isomap 光谱学与光谱分析
2011, 31(9): 2386
运用红外光谱与微量吸附量热联用技术研究了焙烧温度对BaO/γ-Al2O3表面酸碱性的影响.结果表明,γ-Al2O3经1000℃焙烧转化为θ-Al2O3和α-Al2O3,BaO γ-Al2O3经高温焙烧后生成BaO?Al2O3和BaO?6Al2O3等物相.600℃焙烧后,BaO/γ-Al2O3的表面酸性比γ-Al2O3的稍有下降,而碱性却大为增强.经1000℃焙烧后,表面的酸碱性则均大为降低,只有少量较弱的酸碱性位.
表面酸碱性 微量吸附量热 红外光谱 BaO/γ-Al2O3 BaO/γ-Al2O3 microcalorimetric adsorption FT-IR surface acidity/basicity
