摘要:本文采用紅外光譜建模法對竹原纖維、苧麻和亞麻的定性鑒別進(jìn)行了研究。結(jié)果表明建立的紅外光譜綜合判別模型的準(zhǔn)確度高,能夠?qū)崿F(xiàn)對三種纖維簡單、準(zhǔn)確的鑒別。
關(guān)鍵詞:竹原纖維;苧麻;亞麻;近紅外光譜;鑒別
竹原纖維作為一種可再生、可降解、廉價、資源豐富的纖維素纖維,因具有良好的理化性能,近年來受到了越來越多人的青睞[1-4]。然而,由于竹原纖維與苧麻、亞麻具有極其相似的形態(tài)結(jié)構(gòu)或理化性質(zhì),竹原纖維與苧麻、亞麻的有效鑒別成為當(dāng)前研究的難題,至今尚未有鑒別方法的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[5-6]。當(dāng)前,針對竹原纖維的鑒別,人們采用一些常規(guī)檢測方法進(jìn)行了探索研究,但在適用性和有效性上仍有欠缺[7-10]。本文廣泛收集國內(nèi)主要生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的竹原纖維、苧麻和亞麻,應(yīng)用近紅外聚類分析方法,實現(xiàn)了對竹原纖維和苧麻、亞麻的鑒別。
1 試驗
1.1 材料
實驗材料見表1。
竹原纖維由四川班博竹業(yè)發(fā)展有限公司、福建正和竹紡有限公司提供,苧麻、亞麻由湖南省纖維檢驗局提供。
1.2儀器
(SEM-EDS)MPA型多功能傅立葉變換近紅外光譜儀(Bruker)。
2結(jié)果與討論
2.1近紅外光譜圖分析與處理
三種纖維使用相同的漫反射條件采集的近紅外光譜圖見圖1。
(a) 苧麻
(b)竹原纖維
(c)亞麻
圖1 三種纖維的近紅外光譜圖
三種纖維近紅外光譜的吸收峰峰形及峰強(qiáng)非常相似,無法進(jìn)行纖維區(qū)分。因此,對近紅外光譜經(jīng)一階導(dǎo)數(shù)+矢量歸一化預(yù)處理后,采用Ward’s algorithm定義距離、基于系統(tǒng)聚類分析法(Hierarchical Cluster Analysis,HCA)[11]建立了三種纖維判別模型,并進(jìn)行準(zhǔn)確度驗證。
系統(tǒng)聚類分析法就是采用
圖2三種纖維的近紅外光譜判別模型
(坐標(biāo)值代表的群體之間的距離值)
2.3近紅外光譜判別模型準(zhǔn)確度驗證
使用驗證集樣品的近紅外光譜圖對各判別模型進(jìn)行準(zhǔn)確度驗證,在與建模樣品相同的條件下,使用漫反射方法分別采集四種竹原纖維、苧麻和亞麻驗證集樣品的近紅外光譜圖,進(jìn)行一階導(dǎo)數(shù)+矢量歸一化預(yù)處理后,對判別模型進(jìn)行準(zhǔn)確度驗證。驗證集樣品的近紅外光譜圖(部分列舉)見圖3,近紅外光譜判別模型驗證結(jié)果(部分列舉)見圖4,綜合判別模型驗證結(jié)果如表2所示。
圖3 驗證集樣品的近紅外光譜圖(部分列舉)
(a) 竹原纖維
(b)苧麻
(c)亞麻纖維
圖4 近紅外光譜判別模型驗證結(jié)果(部分列舉)
表2 三種纖維的判別模型驗證結(jié)果
由圖4 和表2可知,聚類判別模型對三種纖維可以進(jìn)行準(zhǔn)確的鑒別。使用系統(tǒng)聚類分析法建模時,樣品的代表性強(qiáng)和種類的齊全程度高直將獲得更高的準(zhǔn)確程度。因此,紅外光譜判別模型仍具有很大的拓展和優(yōu)化空間。
3 結(jié)論
實驗結(jié)果表明,以漫反射法進(jìn)行樣品采譜,經(jīng)一階導(dǎo)
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(作者單位:上海市纖維檢驗所)