发布日期：2025-08-27 10:32:30 前言
“烟草的主要化学成分（如总糖、烟碱、总氮、水分等）是评价其质量的重要指标。传统检测方法操作繁琐，而近红外光谱分析（NIR）具有快速、无损、多组分同时检测等优势，已广泛应用于多个领域。由于烟草中的化学成分（包括水分）都含有C-H、N-H、O-H等近红外敏感基团，因此NIR技术非常适合用于烟草成分分析，其中水分含量因其O-H键的强近红外吸收特性而成为NIR分析的优势指标之一。传统烘箱法检测需要2小时，而生产线每分钟都在流动——等结果出来，可能一整批烟叶已经过干或受潮……”
行业现状：
• 人工抽检：破坏性取样，效率低，无法覆盖全产线。
• 滞后反馈：水分数据延迟，导致烘干工艺调整不及时，影响产品一致性。
• 成本损失：水分不均可能引发霉变或脆碎，每年造成数百万隐性浪费。
一、技术原理
1. 水分子的“光指纹”：O-H键的振动与吸收
水（H₂O）由一个氧原子（O）和两个氢原子（H）顺利获得极性共价键连接，其分子结构决定了它对特定波长光的吸收特性。
• 振动模式：水分子主要有三种振动形式：
o 伸缩振动（O-H键长度变化，如对称/不对称伸缩）
o 弯曲振动（H-O-H键角变化）
• 能量对应关系：
这些振动需要吸收特定能量的光，而近红外光（波长 780–2500 nm）恰好能激发O-H键的倍频和组合频振动（即高频谐波）。
关键吸收峰：
振动类型 | 波长（nm） | 吸收强度 | 对应能级跃迁 | |
一级倍频（伸缩） | ~1450 | 强 | v₁ + v₃（O-H伸缩振动） | |
组合频（伸缩+弯曲） | ~1940 | 最强 | v₂ + v₃（弯曲+伸缩耦合） | |
二级倍频 | ~970 | 弱 | 2v₁或2v₃（高阶谐波） |
2. 光谱仪如何捕捉这些信号？
近红外光谱仪的核心任务：发射光→接收反射/透射光→解码水分信息。
步骤拆解：
1. 光源照射：
o 卤素灯或激光器发出宽谱近红外光（覆盖900–2500 nm）。
o 光顺利获得光纤探头照射烟叶表面。
2. 光与样品相互作用：
o 水分吸收：光在1450 nm和1940 nm处被O-H键选择性吸收，其余波长被反射或散射。
o 散射效应：烟叶颗粒会导致光路径变化（需用数学算法校正，如MSC）。
3. 信号接收与转换：
o 探测器（如InGaAs）将反射光信号转换为电信号。
o 光谱仪记录不同波长下的光强度，形成光谱曲线。
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球盟会(中国)技术SR100N25制冷型近红外光谱仪，波长范围支持0.9~1.7μm或0.9~2.5μm，应用范围广泛，集成滤除可见光及消高阶滤光片，可用于透反射/吸收光路的近红外光谱检测。
技术特点
• 体积小巧，空间紧凑
• 镜片表面镀金膜，近红外反射效率高
• 兼容USB或UART方式输出测量所得的光谱数据，便于集成
• 可接收SMA905光纤输入获自由空间光
• 采用芯片内制冷技术，配置低噪声信号处理电路，有效抑制暗电流噪声，提高光谱信噪比
典型应用
• 含水量测量、废水检测
• 粮食和饲料品质检测
• 脂肪、油、蛋白质、纤维等物质检测
• 药物混合成分测量
北京球盟会(中国)技术有限公司是一家以光谱检测技术为核心的专业公司，现在已有自主研发的微型光谱仪、近红外光谱仪、透射光谱仪、OCT光谱仪等产品，广泛应用于科研、生物医学、环境监测等领域。
