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研究生:陳亮淵
研究生(外文):Liang-Yuan Chen
論文名稱:便攜型近紅外光譜儀量測性能之評估
論文名稱(外文):Evaluation of the Measurement Ability for Portable Near Infrared Spectroscopy
指導教授:陳加忠陳加忠引用關係
指導教授(外文):Chia-Chung Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:生物產業機電工程學系所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:87
中文關鍵詞:近紅外光譜精準度精密度單光徑
外文關鍵詞:Near infrared spectroscopyaccuracyprecisionsingle-beam
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近紅外光譜量測技術具有樣本預處理簡單、量測反應速度快與低污染等特性,符合近代所發展量測技術的訴求。單光徑(single-beam)型近紅外光譜儀雖便於攜帶,但準確度仍須審慎評估。
本研究以不同重覆次數之實驗來探討單光徑近紅外光譜儀量測之準確度(trueness)與精密度(precision)。研究結果顯示,在波長低於1350奈米之範圍,去離子水之透射吸收度之量測準確度優於
±0.0039,精密度為0.0020。於葡萄糖錠反射吸收度量測之準確度介於±0.0095 ~ ±0.0215,精密度優於0.0156。整體取超過30次重覆對不同濃度氯化鈉水溶液進行建模可得到較佳之模式。
Near infrared spectroscopy technology has the following characteristics: simple sample pretreatment, fast measure response and lower pollution. It could conform the demand of the modern measuring technique. The type of the single-beam NIR spectroscopy is portable. However, the measurement accuracy should be evaluated carefully.
In this study, trueness and precision of the single-beam near-infrared spectroscopy with different experimental repeats was studied. The result indicated that as the wavelength range below 1350nm, the measurement trueness of the transmitted absorbance for deionized water is better than ±0.0039, and the preicision is better than 0.0020. The measurement trueness of the reflected absorbance for glucose tablet is ranged between ±0.0095 ~ ±0.0215, and the preicision is better than 0.0156. The 30 repeats of measurement for different concentrations of sodium chloride peroxide solution could obtain the better performance.
摘要 i
Abstract ii
目錄 iii
表目錄 v
圖目錄 vi
第一章 序論 1
1-1 前言 1
1-2 研究目的 2
第二章 文獻探討 3
2-1 近紅外光譜量測原理 3
2-2 近紅外光譜分析之理論 4
2-3 光譜儀之組成架構 6
2-4 光譜儀之標準化 8
2-5 近紅外光譜前處理技術 9
2-5-1 導數 9
2-5-2 變量標準化(Standard normal variate, SNV) 10
2-6 應用於分析近紅外光譜之統計與化學計量技術 11
2-7 量測精準度(Accuracy)探討 12
第三章 材料與方法 14
3-1 實驗材料 14
3-2 實驗設備 14
3-3 使用軟體 17
3-4 實驗方法與步驟 17
3-4-1 透射率量測精準度的評估 17
3-4-2 反射率量測精準度的評估 18
3-5 假設條件 18
3-6 應用到的統計技術 19
3-7 應用到的多變量分析技術 19
3-7-1 主成分迴歸(Principle component regression, PCR) 19
3-7-2 偏最小平方法(Partial least square, PLS) 21
3-8 應用到的化學計量學與建模所需之指標 21
3-8-1 R2X 與R2Y 21
3-8-2 Q2(Cross-validated R2) 21
3-8-4 RMSEP(Root mean square error of prediction) 22
第四章 結果與討論 23
4-1 不同時間去離子水(透射)之連續量測 23
4-2 不同時間葡萄糖塊(反射)之連續量測 38
4-3 不同濃度氯化鈉水溶液(透射)之量測 52
4-3-1 原始全光譜建模 53
4-3-2 經變量標準化之全光譜建模 56
4-3-3 一階導數之全光譜建模 59
4-3-4 選擇波長1200~1350奈米區段建模 62
4-3-4-1 波長A區段之原始光譜建模 62
4-3-4-2 波長A區段變量標準化後之光譜建模 65
4-3-5 選擇波長1550~1700奈米區段建模 68
4-3-5-1 波長B區段之原始光譜建模 68
4-3-5-2 波長B區段變量標準化後之光譜建模 71
4-3-6 選擇波長1200~1350與1550~1700奈米區段建模 74
4-3-6-1 波長A+B區段之原始光譜建模 74
4-3-6-2 波長A+B區段變量標準化後之光譜建模 77
4-4 實驗結果總結 80
第五章 結論與建議 83
5-1 結論 83
5-2 建議 83
第六章 參考文獻 85
附錄 87
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