小波变换近红外光谱分析系统的研究

　　随着生物学、生命科学、药物学、环境科学等学科的迅猛发展，现代分析化学面临着越来越多的复杂混合物体系，特别是复杂有机混合物体系快速定性定量分析的任务。为适应这一要求，色谱分析获得了飞速发展;光谱分析，虽然由于仪器简单、操作简便、准确度高，一直是化学分析中不可或缺的手段，但其在复杂混合物体系分析中一直未能获得突破性进展。近年来，随着信息处理和计算机技术的快速发展，将化学与数学、统计学结合，充分发挥光谱仪器特别是近红外光谱(Near Infrared Spectroscopy简称LAIRS)的优势，在不经分离的情况下对复杂混合物体系进行定性和定量测定，开始成为分析化学发展值得关注的方向。

　　早在二十世纪50年代，NIBS在定性、定量分析方面的应用已有相当的发展，但由于分子在LAIR区的倍频与合频吸收较弱、谱带复杂、重叠多，当时的技术水平和实验条件无法将LAIRS的信息充分提取出来，因此，LAIRS的应用渐渐受到限制，成为“被遗忘的谱区”。近20年来，由于光学技术、电子技术与计算机硬件、软件技术的发展，分析化学中弱信号处理的理论和技术越来越成熟:由于化学信息学的发展以及计算机的广泛应用，分析化学中多元信息处理的理论与技术得到发展，于是N1RS分析得到复兴。在国外，LAIRS仪器和应用发展非常迅猛，在农业、食品、烟草、医药、化学化工有广泛的应用，新版USP附录收载，致使已有人惊呼NIBS分析可能成为“快速、实时成分分析和过程控制的最先导技术”，成为”分析领域中的先锋和方向。

　　但综观国内外所发表的有关LAIR的论文内容，其涉及范围虽然较广，以笔者的经验认为，除了传统应用领域外，在新应用中尚存在方法学研究上的缺陷，主要表现为近红外光谱特征信息少，性质相近组分干扰多，灵敏度低，因而在复杂混合物精确分析方面(包括定性和定量)存在困难。目前对近红外光谱分析技术水平和市场需求有盲目过高估计的现象，值得注意。

　　N1R光谱分析仍存在困难，主要是由其本身固有的特点决定的。N1R光谱的吸收主要是由分子中C-H,N-H, O-H基团基频振动的倍频吸收与合频吸收产生的，这些含H基团在大多数有机化合物中都存在，造成混合物的LAIR光谱谱带复杂，混合物中各成分光谱十分相似且相互重叠;由于倍频与合频跃迁的几率比基频跃迁小得多，因此有机化合物在LAIR谱区的摩尔吸光系数比中红外区小I}2个数量级，比紫外区小2}4个数量级，使得LAIR光谱信息强度弱;以漫反射率R}表征的近红外漫反射光谱虽与反射物的浓度有关，但与浓度不成线性关系。

　　现代近红外光谱分析技术的进一步发展除了继续依赖于仪器性能的进一步改善外，更重要的是需要采用信息处理技术，将NIBS光谱中无法理解或难以识别的信号通过一定的变换函数处理，挖掘或归纳出一些原始信号中隐含的特征性、细微性信息，以满足化学分析的要求，进一步扩展NIR光谱的定性定量应用范围。