1.4 技术特点

目前，近红外光谱已经成为在工农业生产过程质量监控领域中不可或缺的重要分析手段之一，这与该技术具有的本质特点是分不开的。其独有的优越性包括以下几点：

1）测试方便。由于近红外光谱吸收强度弱，对大多数类型的样本，不需进行任何处理，便可直接进行测量。不破坏试样、不用试剂、不污染环境。例如，对于液体的测量，通常可选用2～5mm范围光程的比色皿进行测量，相比红外光谱采用30～50μm光程的液体池，其装样和清洗都非常方便和快捷，甚至可以使用廉价的一次性玻璃小瓶。由于光程长，不仅对光程精度的要求显著下降，日常分析时通常也不需要对光程进行校准。而且，痕量物质对测量结果的干扰影响也不明显。对于固体样本，则可以采用漫反射测量方式，直接对样本进行分析，不破坏样本，不需要化学试剂，属于环境友好型分析技术。但若想得到更精确的测量结果，有时也需要制样，如粉碎和磨粉等。

2）仪器成本低、非常适用于在线分析。近红外光比紫外光长，较中红外光短，所用光学材料为石英或玻璃，仪器和测量附件的价格都较低。近红外光还可通过相对便宜的低羟基石英光纤进行传输，适合于有毒材料或恶劣环境的远程在线分析，也使光谱仪和测量附件的设计更灵活和小型化。例如，目前有各式各样商品化光纤探头，可以测定多种形态的样本。

3）分析速度快速，分析效率高。可在几秒内通过一张光谱可以测定样本的多种组成和性质数据。分析结果的重复性和再现性通常优于传统的常规分析方法。

当然，伴随着以上优点，近红外光谱分析技术也存在着以下局限性：

1）近红外光谱定量和定性分析几乎完全依赖于校正模型，校正模型往往需要针对不同的样本类型单独建立，需花费大量的人力和物力。校正模型的建立不是一劳永逸的，在实际应用中，遇到模型界外样本，需要根据待测样本的组成和性质变动，不断对校正模型进行扩充维护。对于经常性的质量控制是非常适合的，但并不适用于非常规性的分析工作。

2）校正模型要求近红外光谱仪器具有长期的稳定性，仪器的各项性能指标不能发生显著改变，而且光谱仪光路中任何一个光学部件的更换，都可能会使模型失效。如果所建模型要用于不同的仪器，则要求所用的近红外光谱仪器之间有很好的一致性，否则将带来较大的甚至不可接受的预测误差。尽管模型传递技术可以在一定程度上解决这一问题，但不可避免地会降低模型的预测能力。

3）物质一般在近红外区的吸收系数较小，其检测限通常在0.1%，对痕量分析往往并不适用。为了克服其局限性，可采用样本预处理的方法（如固相微萃取等富集方法）提高检测限，但这时将近红外光谱作为检测技术可能不是最佳的选择。

基于上述特点，近红外光谱分析技术尤其适合以下场合：

1）对天然复杂体系样本的快速、高效、无损和现场分析，如石油及其产品、农产品的多种物化指标的同时分析等。

2）高度频繁重复测量的快速分析场合，即分析对象的组成具有相对强的稳定性、一致性和重复性，如炼油厂、食品厂或制药厂的化验室。通过网络化管理，可实现大型集团企业的校正模型共享。

3）适用于大型工业装置如炼油、化工和制药的在线实时过程分析，与过程控制和优化系统结合可带来可观的经济效益。