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利用近红外光谱进行羊绒与羊毛的鉴别技术研究

作　者: 吕丹
导　师: 赵国樑
学　校: 北京服装学院
专　业: 材料学
关键词: 近红外光谱羊绒羊毛定性定量偏最小二乘法
分类号: TS131
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

羊绒与羊毛的成分鉴别及其含量检测一直是纺织服装领域的一大难题。传统的鉴别方法主要是通过投影显微镜进行观察,该方法对检测人员的经验要求极高,且耗时耗力,并存在实验误差。近年来,随着化学计量学和计算机技术的发展,近红外光谱(NIRS)法作为一种简单、快速、非破坏性的分析方法,越来越广泛地被应用于不同纤维材料的快速鉴别。然而,由于羊绒与羊毛具有相同的化学结构和及其相似的形态和形貌结构,致使至今利用NIR对上述两种纤维的鉴别效果仍不理想。因此,开展利用NIR进行羊绒与羊毛的鉴别研究具有重要的理论和实际意义。本文利用近红外光谱技术对不同种类,未经染色的羊绒、羊毛纤维样品进行了定性鉴别。采用主成分空间的剩余方差法建立了羊绒、羊毛的定性鉴别模型,并对未知样品进行了预测;采用近红外光谱技术对羊绒-羊毛混合纤维样品进行了定量分析,通过对不同光谱预处理方法及回归方法的比较,选出了最佳方法,建立了最优定量分析模型,预测了未知样品的成分;利用近红外光谱技术对经染色的羊绒-羊毛混纺织物进行了研究,探讨了样品颜色对近红外定量分析的影响,初步建立了用以准确预测的近红外定量分析模型。研究结果表明,利用近红外光谱技术建立的未经染色的羊绒、羊毛定性鉴别模型能够实现对不同产地、不同种类羊绒、羊毛的准确鉴别,其准确率达100%;在建立羊绒-羊毛定量分析模型时,通过对多种建模方法的比较,确定采用Savitzky-Golay平滑光谱预处理法与偏最小二乘回归法相结合的方法,建立了羊绒-羊毛的近红外定量分析模型,其相关系数(R2)为0.9976,预测值与真实值的绝对误差小于1.5,说明该模型可以对未经染色的羊绒-羊毛混合纤维的成分及含量进行准确快速的检测;近红外光谱技术对经染色的羊绒-羊毛混纺织物进行定量分析的研究表明,对样品进行褪色处理并不能减弱染色对近红外光谱的影响,而通过比较建模波段,选出最佳波段并建立织物的定量分析模型,可使其预测标准偏差(SEP)达到3.56,说明该模型能够对有色织物成分进行较为准确的预测,从而实现了近红外光谱技术对有色羊绒-羊毛混纺织物的快速定量分析。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
前言  9-10
第1章绪论  10-27
  1.1 近红外光谱分析技术简介  10-15
    1.1.1 近红外光谱分析技术的发展历程  10
    1.1.2 近红外光谱分析技术的理论基础  10-12
    1.1.3 近红外光谱技术的测定方法  12-13
    1.1.4 近红外光谱分析仪器  13-15
  1.2 近红外光谱分析过程  15-17
    1.2.1 代表性校正集样本的选择  15-16
    1.2.2 校正集样本的常规方法测定  16
    1.2.3 近红外光谱的获取  16
    1.2.4 利用化学计量学方法建立校正模型和工作曲线  16-17
    1.2.5 模型的验证与维护  17
  1.3 近红外光谱技术的特点  17-18
    1.3.1 近红外光谱分析技术的优势  17
    1.3.2 近红外光谱技术的劣势  17-18
  1.4 近红外光谱技术的应用现状  18-21
    1.4.1 农业领域  18
    1.4.2 食品领域  18-19
    1.4.3 制药工业领域  19
    1.4.4 石油化工领域  19
    1.4.5 化纤工业领域  19-20
    1.4.6 纺织纤维领域  20-21
  1.5 羊绒与羊毛纤维的鉴别研究现状  21-25
    1.5.1 羊绒与羊毛纤维的结构特点  21-22
    1.5.2 常用的鉴别方法  22-25
  1.6 本论文研究的意义和实施方案  25-27
    1.6.1 课题意义  25
    1.6.2 实施方案  25-27
第2章近红外光谱分析技术中的化学计量学方法  27-41
  2.1 光谱数据预处理  27-30
    2.1.1 平滑处理  28
    2.1.2 位移校正  28
    2.1.3 导数校正  28-29
    2.1.4 标准正态变量校正  29
    2.1.5 多元散射校正  29-30
  2.2 异常样品的剔除  30-32
    2.2.1 主成分分析法  30-32
    2.2.2 马氏距离法  32
  2.3 定性分析方法  32-36
    2.3.1 近红外定性分析过程  33
    2.3.2 近红外定性分析基本原理  33
    2.3.3 常用的近红外定性分析方法  33-34
    2.3.4 实验中的定性分析方法  34-36
  2.4 定量分析方法  36-39
    2.4.1 近红外定量分析过程  36
    2.4.2 近红外定量分析基本原理  36-37
    2.4.3 常用的近红外定量分析方法  37-38
    2.4.4 实验中的定量分析方法  38-39
  2.5 模型的验证  39-41
第3章近红外光谱用于羊绒、羊毛纤维的定性和定量检测  41-54
  3.1 引言  41
  3.2 实验  41-44
    3.2.1 实验样品  41
    3.2.2 实验仪器  41-43
    3.2.3 实验条件的选择  43-44
    3.2.4 样品光谱的采集  44
  3.3 结果与讨论  44-53
    3.3.1 羊绒、羊毛的NIR 定性鉴别研究  44-48
    3.3.2 羊绒-羊毛混合纤维的NIR 定量分析研究  48-53
  3.4 本章小结  53-54
第4章近红外光谱对有色羊绒-羊毛混纺织物的定量分析研究  54-64
  4.1 引言  54
  4.2 实验  54-55
    4.2.1 实验样品及材料  54
    4.2.2 实验仪器  54
    4.2.3 样品光谱的采集  54-55
  4.3 结果与讨论  55-63
    4.3.1 建立有色织物的定量分析模型  55-56
    4.3.2 织物褪色工艺的选择  56-57
    4.3.3 建立织物褪色后的定量分析模型  57-59
    4.3.4 建立波段选择后的织物定量模型  59-63
  4.4 本章小结  63-64
第5章结论  64-65
参考文献  65-69
攻读硕士学位期间发表的学术论文  69-70
致谢  70

利用近红外光谱进行羊绒与羊毛的鉴别技术研究

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