基于红外相机技术的赤麂活动模式分析

基于红外相机技术的赤麂活动模式分析
基于红外相机技术的赤麂活动模式分析

近红外光谱分析及其应用简介

近红外光谱分析及其应用简介 1、近红外光谱分析及其在国际、国内分析领域的定位 近红外光谱分析是将近红外谱区(800-2500nm)的光谱测量技术、化学计量学技术、计算机技术与基础测试技术交叉结合的现代分析技术,主要用于复杂样品的直接快速分析。近红外分析复杂样品时,通常首先需要将样品的近红外光谱与样品的结构、组成或性质等测量参数(用标准或认可的参比方法测得的),采用化学计量学技术加以关联,建立待测量的校正模型;然后通过对未知样品光谱的测定并应用已经建立的校正模型,来快速预测样品待测量。 近红外光谱分析技术自上世纪60年代开始首先在农业领域应用,随着化学计量学与计算机技术的发展,80年代以来逐步受到光谱分析学家的重视,该项技术逐渐成熟,90年代国际匹茨堡会议与我国的BCEIA等重要分析专业会议均先后把近红外光谱分析与紫外、红外光谱分析等技术并列,作为一种独立的分析方法;2000年PITTCON 会议上近红外光谱方法是所有光谱法中最受重视的一类方法,这种分析方法已经成为ICC(International Association for Cereal Science and Technology国际谷物科技协会)、AOAC(American Association of Official Analytical Chemists美国公职化学家协会)、AACC (American Association of Cereal Chemists美国谷物化学家协会)等行业协会的标准;各发达国家药典如USP(United States Pharmacopoeia美国药典)均收入了近红外光谱方法;我国2005年版的药典也将该方法收入。在应用方面近红外光谱分析技术已扩展到石油化工、医药、生物化学、烟草、纺织品等领域。发达国家已经将近红外方法做为质量控制、品质分析和在线分析等快速、无损分析的主要手段。 我国对近红外光谱技术的研究及应用起步较晚,上世纪70年代开始,进行了近红外光谱分析的基础与应用研究,到了90年代,石化、农业、烟草等领域开始大量应用近红外光谱分析技术,但主要是依靠国外大型分析仪器生产商的进口仪器。目前国内能够提供完整近红外光

红外图谱分析方法大全

红外光谱图解析 一、分析红外谱图 (1)首先依据谱图推出化合物碳架类型,根据分子式计算不饱和度。 公式:不饱和度=F+1+(T-O)/2 其中: F:化合价为4价的原子个数(主要是C原子); T:化合价为3价的原子个数(主要是N原子); O:化合价为1价的原子个数(主要是H原子)。 F、T、O分别是英文4,3 1的首字母,这样记起来就不会忘了 举个例子:例如苯(C6H6),不饱和度=6+1+(0-6)/2=4,3个双键加一个环,正好为4个不饱和度。 (2)分析3300~2800cm^-1区域C-H伸缩振动吸收,以3000 cm^-1为界,高于3000cm^-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收,有可能为烯、炔、芳香化合物吗,而低于3000cm^-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收。 (3)若在稍高于3000cm^-1有吸收,则应在2250~1450cm^-1频区,分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰,其中: 炔—2200~2100 cm^-1 烯—1680~1640 cm^-1 芳环—1600、1580、1500、1450 cm^-1 若已确定为烯或芳香化合物,则应进一步解析指纹区,即1000~650cm^-1的频区,以确定取代基个数和位置(顺反,邻、间、对)。 (4)碳骨架类型确定后,再依据其他官能团,如C=O,O-H,C-N 等特征吸收来判定化合物的官能团。 (5)解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来,以准确判定官能团的存在,如2820、2720和1750~1700cm^-1的三个峰,说明醛基的存在。解析的过程基本就是这样吧,至于制样以及红外谱图软件的使用,一般的有机实验书上都有比较详细的介绍的。 二、记住常见常用的健值 1.烷烃 3000-2850 cm-1C-H伸缩振动 1465-1340 cm-1C-H弯曲振动 一般饱和烃C-H伸缩均在3000 cm-1以下,接近3000 cm-1的频率吸收。 2.烯烃 3100~3010 cm-1烯烃C-H伸缩 1675~1640 cm-1C=C伸缩 烯烃C-H面外弯曲振动(1000~675cm^1)。 3.炔烃 2250~2100 cm-1C≡C伸缩振动 3300 cm-1附近炔烃C-H伸缩振动 4.芳烃 3100~3000 cm-1芳环上C-H伸缩振动 1600~1450 cm-1C=C 骨架振动 880~680 cm-1C-H面外弯曲振动) 芳香化合物重要特征:一般在1600,1580,1500和1450 cm-1可能出现强度不等的4

红外光谱分析概述

红外光谱分析概述(上) 1.红外光谱 红外光谱是反映红外辐射强度或其他与之相关性质随波长(波数)变化的谱图。目前,它是一种被广泛应用于研究表征物质的化学组成,在分子层次上的结构及分子间相互作用的有力手段。红外射线发现于1800年,在用普通温度计测量可见光谱的温度效应时,在红光一端的外侧观察到有较强的热效应。后来,实验证实了这是由一种肉眼看不见、波长比红光更长的电磁辐射所造成的,这种电磁辐射被称为红外光。通常将红外辐射的波长范围定为0.8~1000微米,并可粗略地分为三个波段:(1)近红外的波段为0.8~2.5微米,波数为12500~4000厘米-1;(2)中红外的波段为2.5~25微米,波数为4000~400厘米-1;(3)远红外的波段为25~1000微米,波数为400~10厘米,目前,实验上已能测定到2500微米,波数为4厘米-1。相应地有近红外光谱、中红外光谱和远红外光谱。 红外光谱的形式虽然多种多样,从本质上可分为发射光谱和吸收光谱两大类。物体的红外发射光谱是指样品在通过受激或自发辐射的条件下,所发射的红外光的强度随波长(波数)变化的光谱图,红外发射光谱主要决定于物体的温度和化学组成。吸收光谱是指样品对红外辐射的吸收能力随波长(波数)变化的光谱图,在实验上,使红外光与样品发生相互作用,测定红外光与物质相互作用前后光强的变化与波长(波数)之间的关系, 称红外吸收光谱。 2.分子的振动和转动光谱 对于分子体系而言,其振动和转动是量子化的,其能级差所对应的光子的波长落在红外光范围,因此是红外光谱(拉曼光谱)的主要研究对象。研究指出,红外光谱的研究范围不仅仅局限于分子的振动、转动跃迁,某些特殊体系的电子能级跃迁亦可能落在红外光谱波段范围内,例如,超大规模共轭体系的电子跃迁、某些稀土离子的f-f能级跃迁等等。不过目前绝大多数的红外光谱研究工作仍集中于分子的振动能级跃迁上,以最简单的双原子为例,其振动吸收Eν可近似地表示为: 式中h为普朗克常数;ν为振动量子数(取正整数);n0为简谐振动频率。当ν=0时,分子的能量最低,称为基态。处于基态的分子受到频率为n0的红外射线照射时,分子吸收了能量为n0的光量子,跃迁到第一激发态,得到频率为n0的红外吸收带, 它称为分子振动的基频。反之,处于该激发态的分子也可发射频率为n0的红外射线而恢复到基态。n0的数值决定于分子的约化质量μ和力常数κ: κ决定于原子的核间距离、原子的特性和化学键及键级等。 在多原子分子体系中,各原子在平衡位置附近作相对运动。这些振动方式可以被分解为各种简正振动的线性组合,所谓简正振动就是指分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简揩振动。含N个原子的非线分子有3N-6个简正振动方式;线性分子有3N-5种简正振动方式。 对于分子的转动而言,往往可以假定分子为刚性转子,则其转动能量Er为: 红外光谱分析概述(中)

红外光谱总结

第2章红外光谱 通常红外光谱(infrared spectroscopy, IR)就是指波长2~25 μm的吸收光谱(即中红外区),这段波长范围反映出分子中原子间的振动与变角运动。分子在振动的同时还会发生转动运动,虽然分子的转动所涉及的能量变化较小,处在远红外区域,但转动运动影响振动的偶极矩变化,因而在红外光谱区实际所测的谱图就是分子的振动与转动运动的加与表现,因此红外光谱又称为分子振转光谱。 红外光谱可以应用于化合物分子结构的测定、未知物鉴定以及混合物成分分析。 2、1 红外光谱的基本原理 2、1、1 红外吸收光谱 1、当一束具有连续波长的红外光通过物质,物质分子中某个基团的振动频率或转动频率与红外光的频率一样时,分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级,分子吸收红外辐射后发生振动与转动能级的跃迁,该处波长的光就被物质吸收。 波谱区近红外光中红外光远红外光 波长/m 0、75~2、5 2、5~50 50~1000 波数/cm-113333~4000 4000~200 200~10 跃迁类型分子振动分子转动 中红外区:绝大多数有机与无机化合物的基频吸收所在,主要就是振动能级的跃迁; 远红外区:分子纯转动能级跃迁及晶体的晶格振动。 3、波数()单位就是cm-1。波长与波数的关系就是: 4、胡克定律: 其中:——折合质量,,单位为kg; ——化学键力常数,与化学键的键能呈正比,单位为N·m-1; ——波数; ——真空中的光速。 (1)因为,红外频率。 (2)与碳原子城建的其她原子,随着其原子质量的增大,折合质量也增大,则红外波数减小。 (3)与氢原子相连的化学键的折合质量都小,红外吸收在高波数区。 (4)弯曲振动比伸缩振动容易,弯曲振动的K均较小,故弯曲振动吸收在低波数区。 5、光谱选律:原子与分子与电磁波作用发生能级跃迁就是要服从一定的规律的,这些规律由量子化学解释。量子化学解得与体系振动量子数(v)相对应的体系能量(E)为: (v = 0, 1, 2, 3…) 简谐振动光谱选律为:,即跃迁必须在相邻震动能级之间进行。

NEC AVIO R500 系列红外热像仪

NEC AVIO R500 系列红外热像仪 技术特点: 1.独自技术的「复数图像高分辨率处理」实现前所未有的高清晰画面。 对应现场计测和电脑时时计测的高性能型式。 2.高分辨率处理多枚图像、最高记录120万像素分辨率的图像。 高分辨率记录格式:1280 x 960像素空间分辨率:0.58mrad(相当于)。 一般的记录格式:640 x 480像素空间分辨率:0.87mrad。 3.标准配备同时调整温度量程和聚焦的自动功能。 4.一键操作即可调整聚焦和温度量程。高速马达的装配实现快速反应的自动聚焦。 5.对应各种角度摄影的旋转式液晶显示屏和室外使用时的取景视窗。 6.FRZ/REC按键的两处配置,保证了两种手持方式的以各种角度和舒服姿势的摄影记录。 7.配备500万像素的可视相机和多种合成模式。 8.电脑的标准USB接口即可时时传送连接。 9.直接存入SD卡用于分析的动画数据。 10.不使用电脑,只利用热像仪即可生成宽幅热图像。

技术参数: 功能R500Pro R500Pro-D R500 R500-D 基本参数 探测器非制冷焦平面 波长8 to 14μm 温度测量范围-40 to 2000°C -40 to 500°C 温度分辨率 (NETD) 0.03°C at 30°C 精度 ±1°C (在测温范围1,环境温度20-30°C);±2°C or±2% (其它范围) 帧频30Hz 7.5Hz 30Hz 7.5Hz 像素640(H)×480(V) 高分辨率像素(SR)1280(H) ×960(V)(仅图片模式) 测量视野角度32°(H) ×24°(V) 空间分辨率0. 87mrad 高分辨率模式(SR) 0.58mrad 焦距10cm 到无穷远*4 聚焦自动/手动 图像显示 自动功能自动灵敏度跟踪、自动聚焦、自动中心温度跟踪 调色板7个调色板(彩虹色、明亮色、铁红色、医疗色、白热、黑热等) 色阶256 / 32 / 16 / 8 级 可见光CMOS 相机 500万像素 可见光/红外融合,画中画,多画面,透明混合 显示功能 1 - 8 倍连续放大,网格,回放时9幅图显示 图像优化平均,过滤、边缘增强 测量功能 点 10 个可移动的点,温度搜索:最高温点、最低温点各一个、温 差 剖面线水平,垂直,水平和垂直 指定区域的温度显示最大、最小和平均(5个区域)○

近红外光谱技术在药物分析中的应用

近红外光谱技术在药物分析中的应用 1·前言 近红外光谱分析技术是分析化学领域迅猛发展的高新分析技术,越来越引起国内外分析专家的注目,在分析化学领域被誉为分析“巨人”,它的出现可以说带来了又一次分析技术的革命。 近红外(NIR)谱区是人类认识最早的非可见光谱区,波长范围在0.75—2.5 m之间,用波数表示时则在13330—4000cm-1之间。由于近红外的吸收谱带复杂,谱峰重叠,信号弱,在分析上难以应用,长期以来没有受到人们的重视。近十多年来,随着近红外仪器的改良,新的光谱理论和光度分析方法的建立,特别是计算机技术和化学计量学的广泛应用和迅速发展,使近红外光谱技术成为目前发展最快、最引人注目的分析技术,并以其简单快速、实时在线、无损伤无污染分析等特点,在复杂物质的分析上得到广泛应用。在包括制糖和制药的许多与化学分析和品质管理有关的行业中的应用前景极其广阔。 关于近红外光谱技术在制药行业中应用的文献报道越来越多,显示了近红外光谱技术在制药领域中越来越受到人们的重视。近红外光谱分析具有的快速实时、操作简单、无损伤测定、不受样品状态影响的特点很符合药物分析的要求。因此,在制药业中原料药的分析、药物制剂中水分、有效成分的分析、药物生产品质的过程控制等方面近红外光谱技术得到了十分广泛的应用。 2·光谱介绍 近红外光是介于可见光和中红外光之间的电磁波,根据ASTM(美国试验和材料检测协会)定义是指波长在780~2526nm范围内的电

磁波,习惯上又将近红外区划分为近红外短波(780~1100nm)和近红外长波(1100~2526nm)两个区域。 近红外光谱属于分子振动光谱的倍频和主频吸收光谱,主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的,具有较强的穿透能力。近红外光主要是对含氢基团X-H(X=C、N、O)振动的倍频和合频吸收,其中包含了大多数类型有机化合物的组成和分子结构的信息。由于不同的有机物含有不同的基团,不同的基团有不同的能级,不同的基团和同一基团在不同物理化学环境中对近红外光的吸收波长都有明显差别,且吸收系数小,发热少,因此近红外光谱可作为获取信息的一种有效的载体。近红外光照射时,频率相同的光线和基团将发生共振现象,光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子;而近红外光的频率和样品的振动频率不相同,该频率的红外光就不会被吸收。因此,选用连续改变频率的近红外光照射某样品时,由于试样对不同频率近红外光的选择性吸收,通过试样后的近红外光线在某些波长范围内会变弱,透射出来的红外光线就携带有机物组分和结构的信息。通过检测器分析透射或反射光线的光密度,就可以确定该组分的含量。 3·近红外光谱技术在制药业中的应用 3·1 原料和活性组分的测定 药物加工过程中第一步就是原料的鉴定,其质量的好坏直接决定后续加工过程的成败于否,而同一类型的原料中多变因素主要是湿度和颗粒大小,近红外光谱在湿度测定中的灵敏度及其适于固体表面的表征的特性,使他能够很快地得到样品的湿度和颗粒大小的信息,然

什么是红外相机影像管理系统

什么是红外相机影像管理系统 红外相机,又称红外触发感应相机或者红外监测相机,最常见的欧尼卡红外相机,近几年,随着自然保护区管理水平的提升与现代信息技术的发展,红外相机动物捕获技术已被越来越多的应用于监测保护区内动物和人类干扰的分布情况,同时取得了显著的成果。但是因为红外相机动物捕获技术应用发展较快,没有统一的红外相机动物捕获技术操作规范,另外,规范管理红外相机捕获的图像及视频数据并快速处理和精准分析等功能的缺乏也成为红外相机动物捕获技术在我国全面推广的新的瓶颈。由于红外相机本身性能缺陷和环境因素,误拍、空拍产生了很多没用的照片,需要耗费很大的人力去筛选,依据红外相机应用需求,开发了红外相机影像管理系统迫在眉睫。 红外相机影像管理系统是专门针对野生动物追踪和研究的红外感应野外拍摄成果进行收集导入、分类整理和分析的管理软件,提高红外相机监测的效率。 关于系统: 存贮野生动物图像数据和积累物种分布记录 快速分析、标准化和可视化图像数据 促进野生动物监测数据共享和科研合作 促进野生动物多样性研究、保护和管理 增进野生动物信息交流和科普宣传 野生动物多样性监测是指对监测区域内野生动物多样性进行监测(定时、定点、定量),分析和评价野生动物多样性和种群变化以及影响这些变化的关键因子(包括栖息生境、气候和人类活动等),阐明野生动物多样性的维持机制与保护对策,提出并制定有关野生动物多样性保护、管理和资源可持续利用的科学决策建议,为决策者和管理者提供咨询服务。监测对象包括监测区域内的所有野生动物,也可根据具体目标确定某些类群进行重点监测。 对野生动物多样性进行监测是野生动物研究、保护、管理和资源可持续利用的核心环节。目前红外相机技术正发展成为陆生脊椎动物(兽类和鸟类)多样性、种群动态和行为监测的重要常规技术。通过红外相机能获取各种珍稀野生动物存在的重要证据(图像)。因费用相对较低,操作简单,省时省力,目前红外相机技术在野生动物监测中使用范围日益广泛,使用数量也在日益增多,并获取了大量的珍贵野生动物照片。但如何将这些野生动物照片数据存贮起来,并将照片数据信息(如物种、种群数量、行为、环境信息等)及时提供给研究者、管理决策部门和广大公众,已成为野生动物相机陷阱监测面临的新问题。因此,建立一个集图像数据存贮、分析和合作交流的公共网络服务平台显然是解决这一问题的

现代近红外光谱分析仪工作原理

现代近红外光谱分析仪工作原理 现代近红外光谱分析仪工作原理 2011年02月08日 20世纪90年代初,外国厂商开始在我国销售近红外光谱分析仪器产品,但在很长时间内,进展不大,其原因主要是:首先,近红外光谱分析要求光谱仪器、光谱数据处理软件(主要是化学计量学软件)和应用样品模型结合为一体,缺一不可。但被分析样品会由于样品产地的不同而不同,国内外的样品通常有差异,因此,进口仪器的应用模型一般不适合分析国内样品。如果自己建立模型,就需要操作人员了解和熟悉化学计量学知识和软件,而外商在中国的代理机构缺乏这方面的专业人才,不能有效地根据用户的需要组织培训,因此,用户对这项技术缺乏全面了解,影响到了它的推广使用。其次,进口仪器价格昂贵,售后技术服务费用也往往超出大多数用户的承受能力。 现代近红外光谱分析技工作原理 近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的。近红外光谱记录的是分子中单个化学键的基频振动的倍频和合频信息,它常常受含氢基团X-H(X-C、N、O)的倍频和合频的重叠主导,所以在近红外光谱范围内,测量的主要是含氢基团X-H振动的倍频和合频吸收。 由于倍频和合频跃迁几率低,而有机物质在NIR光谱区为倍频与合频吸收,所以消光系数弱,谱带重叠严重。因此从近红外光谱中提取有用信息属于弱信息和多元信息,需要充分利用现有的光机技术、电子技术和计算机技术进行处理。计算机技术主要包括光谱数据处理和数据关联技术。光谱数据处理是消除仪器因素(灯及测量方式等)环境因素(如温度等)和样品物态(如颜色、形态等)等对光谱的影响。常采用的方法有平滑、微分、基线漂移扣减、多元散射校正(MSC)和有限脉冲响应滤波(FIR)等也可以用小波变换来进行部分处理。数据关联技术主要是化学计量学方法。化学计量学的发展使多组分分析中多元信息处理理论和技术日益成熟,解决了近红外光谱区重叠的问题。通过关联技术可以实现近红外光谱的快速分析。在近红外光谱的应用中我们所关心的是被测样品的组成或各种物化性质,因此,如何提取这些有用信息是近红外光谱分析的技术核心。现在的许多研究与应用表明,

红外光谱分析(2020年10月整理).pdf

红外光谱分析 序言 二十世纪初叶,Coblentz发表了一百多个有机化合物的红外光谱图,给有机化学家提供了鉴别未知化合物的有力手段。到四十年代红外光谱技术得到了广泛的研究和应用。当今红外光谱仪的分辨率越来越高,检测范围扩展到10000-200cm-1,样品量少至微克级。红外光谱提供的某些信息简捷可靠,检测样品中有无羰基及属于哪一类(酸酐、酯、酮或醛)是其他光谱技术难以替代的。因此,对从事有机化合物为研究对象的化学工作者来说,红外光谱学是必需熟悉和掌握的一门重要光谱知识。 一、基本原理 1、基本知识 光是一种电磁波。可根据电磁波的波长范围分成不同类型的光谱,它们各自反映出物质的不同类型的运动形式。表1列出这些电磁波的波长,其所在区域的光谱名称,以及对应的运动形式。

红外光谱研究的内容涉及的是分子运动,因此称之为分子光谱。 通常红外光谱系指2-25μ之间的吸收光谱,常用的为中红外区4000-650cm-1(2.5-15.4μ)或4000-400cm-1。 这段波长范围反映出分子中原子间的振动和变角振动,分子在振动运动的同时还存在转动运动。在红外光谱区实际所测得的图谱是分子的振动与转动运动的加合表现,即所谓振转光谱。 每一化合物都有其特有的光谱,因此使我们有可能通过红外光谱对化合物作出鉴别。 红外光谱所用的单位波长μ,波数cm-1。光学中的一个基本公式是λυ= C,式中λ为波长,υ为频率,C为光速(3×1010cm/s)。设υ为 波数,其含义是单位长度(1cm)中所含的波的个数,并应具有以下关系:波数(cm-1)=104/波长(μ) 波长和波数都被用于表示红外光谱的吸收位置,即红外光谱图的横坐标。目前倾向于普遍采用波数为单位,而在图谱上方标以对应的波长值。红外光谱图的纵坐标反映的是吸收强度,一般以透过率(T%)表示。 2、红外光谱的几种振动形式 主要的基本可以分为两大类:伸缩振动和弯曲振动。 (1)伸缩振动(υ) 沿着键轴方向伸或缩的振动,存在对称与非对称两种类型。它的吸收频率相对在高波数区。 (2)弯曲振动(δ) 包括面内、面外弯曲振动,变角振动,摇摆振动等。它的吸收频率相对在低波数区。 4000cm-1(高) 400cm-1(低)

近红外光谱分析技术及发展前景

近红外光谱分析技术及发展前景 陈丽菊 刘 巍 近红外光(near infrared,N IR)是介于可见光(VL S)和中红外光(M IR)之间的电磁波,美国材料检测协会(ASTM)将波长780~2526nm的光谱区定义为近红外光谱区。近红外光谱主要应用两种技术获得:透射光谱技术和反射光谱技术。透射光谱波长一般在780~1l00nm范围内;反射光谱波长在1100~2526nm范围内。近红外光谱区(N IR)是由赫歇尔(Herschel)在1800年发现的。卡尔?诺里斯(Karl Norris)等人首先用近红外光谱区测定谷物中的水分、蛋白质。但是由于分子在该谱区倍频和合频吸收弱,且谱带重叠严重,难以分析和鉴定,以致N IR分析技术的研究曾一度陷入低谷,甚至处于停滞。20世纪80年代,随着计算机技术、仪器硬件的迅速发展,以及化学计量学方法在解决光谱信息提取和消除背景干扰方面取得的良好效果,使得近红外分析技术不仅用于农产品、食品和生物科学,而且还应用到石油化工、烟草、纺织、环保等行业。 近红外光谱分析的原理 近红外光谱是由于分子振动能级的跃迁(同时伴随转动能级跃迁)而产生的。近红外分析技术是依据被检测样品中某一化学成分对近红外光谱区的吸收特性而进行定量检测的一种方法。它记录的是分子中单个化学键的基频振动的倍频和合频信息,它的光谱是在700~2500nm范围内分子的吸收辐射。这个事实与常规的中红外光谱定义一样,吸收辐射导致原子之间的共价键发生膨胀、伸展和振动。中红外吸收光谱中包括有C-H键、C-C键以及分子官能团的吸收带。然而在N IR测量中显示的是综合波带与谐波带,它是R-H分子团(R是O、C、N和S)产生的吸收频率谐波,并常常受含氢基团X-H(C-H、N-H、O-H)的倍频和合频的重叠主导,所以在近红外光谱范围内,测量的主要是含氢基团X-H振动的倍频和合频吸收。使用N IR技术是因为它与样品相互作用时输出的能量效率比中红外光更为实用。N IR的辐射源(仪器上的灯)要比用在中红外的能量高得多,而且它的检测器也具有更高检测效率。这些因素意味着N IR仪器的信噪比值远高于中红外仪器。较高的信噪比意味着样品的观测时间可比中红外仪器短得多。近红外辐射对于样品的穿透性也较高,因此样品的前处理常较中红外简单。近红外光谱根据其检测对象的不同分成近红外透射光谱(N IT)和近红外反射光谱(N IR)两种。N IT是根据透射光与入射光强的比例关系来获得在近红外区的吸收光谱。N IR根据反射光与入射光强的比例获得在近红外光谱区的吸收光谱。近红外分析技术是综合多学科(光谱学、化学计量学和计算机等)知识的现代分析技术,使用包括N IR 分析仪、化学计量学光谱软件和被测物质的各种性质或浓度分析模型成套近红外分析技术等。经过对这种模型的校正,就可以根据被测样品的近红外光谱,快速计算出各种数据。建立被测样品成分的模型时,主要用到的校正方法有多元线性回归法(ML R)、主成分分析法(PCA)、偏最小二乘法(PL S)、人工神经网络法(ANN)。 近红外光谱分析方法的特点 近红外光谱分析方法有下列特点。 可采用光学方法进行。鉴于近红外具有较大的散射效应和较强的穿透性,近红外光谱的分析方法比较独特,可根据样品物态和透光能力的强弱采用透射、漫反射和散射等多种测谱技术进行物质检测。 近红外光子的能量比可见光低,不会对人体造成伤害,而且整个分析过程不会对环境造成任何污染,属于绿色分析技术。 近红外分析技术可在数分钟内完成多项参数的测定,分析速度可提高上百倍,分析成本可降低数十倍。用于传输近红外辐射光的光纤可长达200m, 新结构的固态电子和光电子器件。半导体低维结构已成为推动整个半导体科学技术迅猛发展的主要动力。低维材料不同于自然界中的物质,具有各种量子效应和独特的光、电、声、力、化学和生物性能,在未来的各种功能器件的应用中将发挥重要作用,并随理论和技术的发展得到更加广泛的应用。 (上海市东华大学理学院应用物理系 200051) ? 1 ?现代物理知识

红外监测相机(安装)时有关注意事项

红外感应触发相机欧尼卡AM-999 近10年来,红外感应触发相机欧尼卡AM-999在野外动物监测中发挥了巨大的作用,不仅拍摄到动物群组种类的规律,还多次拍摄到频临灭绝的珍惜动物,从东北虎到金钱豹。这些年在布设(安装)红外感应相机时积累了许多经验,红外感应相机选购平台整理如下: 安装前相机需要准备的工作: (1)调试相机参数:根据工作需要调试日期与时间(非常重要);拍摄模式(照片);新SD 卡或已用SD卡均需要格式化;时间间隔调为“1秒”;连拍3张;照片编号;密码设置;灵敏度设置为“中”;定时为“关”。由2人进行调试,1人负责设置,另一人负责核对。 (2)相机布设(安装):根据目标动物的形体进行设置,一般相机捆绑在树干的位置(0.3-0.5米)不能太低、也不能太高:下坡略低一些,上坡略高一些。尽可能选择地势平坦、开阔的地点作为相机位点,地面灌草较少(在植物生长季节需要特别注意灌草的生长);相机前不要有叶片大的植物,尽量避开阳光直射的地方;可设置一些障碍,但注意预留动物的通道,保证动物通过相机前的时间最长。安装前拍摄1张照片,看是否正常工作(非常重要)。安装和取卡(或回收)时,均需拍摄1张写有相机位点的信息(安装人、相机位点编号、日期)的“白板照片”(非常重要)。注意记录实际相机位点的GPS信息。多样性监测时不要使用诱饵或嗅味剂。 相机安装后维护工作: (1)相机维护:为了保证相机的寿命,需要进行定期维护。建议每次取卡或取回相机后立即进行维护。维护主要对相机进行干燥、清洁等。相机不用时置于放有干燥剂(硅胶)的防潮箱内保存,任何电池需要从相机取走(非常重要)。内存卡取出,干燥保存。相机布设尽量在旱季进行,雨季需要更多的维护以延长相机寿命(1月后需要取回干燥、清洁)。 (4)相机布设前后需要准备的记录表:相机审核表、相机情况表、相机位点信息表等。 相机(正常、失灵、损坏、被盗)、记忆卡(正常、损坏)

红外相机设置

红外相机设置-Bushnell Trophy Cam OFF—SETUP—ON 打开相机,设置: 按钮由OFF拨到SETUP,开始设置 Button1:切换到摄像模式(小屏幕左上方图标相应变化)Button2:切换到照相模式 Button3:-- Button4:在SETUP模式下,手动“开始/终止”拍照(摄像)Button5:进入relay mode,可以查看照片信息,或删除照片Button6:进入菜单设置

Button6,MENU,菜单设置:

安置步骤: 1建议安置高度在2m,拍摄目标距离3~14m ,成像效果理想。 2安置时不要着阳光或有闪耀光源的方向,或有树枝在相机前方,红外感应对温度敏感,需注意安置位置。 3打开相机,到SETUP模式,观察相机LED红灯。在相机前移动,红灯闪说明该移动范围可以被侦测到;红灯不闪,说明移动范围超出了侦测范围。由此来确定观测的范围。 4确定了安置位置后,先OFF关掉相机,再到ON模式。打开后盖,开始ON 模式后,LED红灯会连续闪烁10s钟,这期间关掉后盖。闪烁10s以后,相机进入红外正常工作状态,可以安心离开了。 5后盖要盖紧,防水防潮,防虫子。 备注: ●8块电池,估计可以用4~6个月. ●16G内存卡,可以存储10000张以上照片,相机小屏幕内最下方显示了已拍 摄的照片数和还可以容纳的照片数,如“[0001/9999]”. ●单张相片在5M 像素的jpg格式照片占存储1M左右。 ●查看以获取的照片,直接用数据线连接电脑。设备通过USB之间连接电脑, 可以将设备看作是一个闪存装置,直接在电脑里操作文件。 ●连电脑前,先关掉相机再连接。

近红外光谱(NIR)分析技术的应用

近红外光谱(NIR)分析技术的应用 近红外光谱分析是近20年来发展最为迅速的高新技术之一,该技术分析样品具有方便、快速、高效、准确和成本较低,不破坏样品,不消耗化学试剂,不污染环境等优点,因此该技术受到越来越多人的青睐。 一、近红外光谱的工作原理 有机物以及部分无机物分子中各种含氢基团在受到近红外线照射时,被激发产生共振,同时吸收一部分光的能量,测量其对光的吸收情况,可以得到极为复杂的红外图谱,这种图谱表示被测物质的特征。不同物质在近红外区域有丰富的吸收光谱,每种成分都有特定的吸收特征。因此,NIR能反映物质的组成和结构信息,从而可以作为获取信息的一种有效载体。 二、近红外光谱仪的应用 NIR分析技术的测量过程分为校正和预测两部分(如图一所示),(1)校正:①选择校正样品集,②对校正样品集分别测得其光谱数据和理化基础数据,③将光谱数据和基础数据,用适当的化学计量方法建立校正模型;(2)预测:采集未知样品的光谱数据,与校正模型相对应,计算出样品的组分。由此可知,建立一个准确的校正模型是近红外光谱分析技术应用中的重中之重。 图一 2.1定标建模

2.1.1 为什么要建立近红外校正模型 2.1.1.1 建立近红外校正模型的最终目标是获得一个长期稳定的和可预测的模型。 2.1.1.2 近红外光谱分析是间接的(第二手)分析方法,所以①需要定标样品集;②利用定标样品集的参比分析数据与近红外光谱建立校正模型;③近红外分析准确度与参比方法数据准确度高度相关;④近红外分析精度一般优于参比方法分析精度。 2.1.2 模型的建立与验证步骤 2.1.2.1 扫描样品近红外光谱 准确扫描校正样品集中各个样品规范的近红外光谱:为了克服近红外光谱测定的不稳定性的困难,必须严格控制包括制样、装样、测试条件、仪器参数等测量参数在内的测量条件。利用该校正校品集建立的数学模型,也只能适用于按这个的测量条件所测量光谱的样品。 2.1.2.2 测定样品成分(定量) 按照标准方法(如饲料中的粗蛋白GB/T6432、水分GB/T6435、粗脂肪GB/T6433)准确测定样品集中每个样品的各种待测成分或性质(称为参考数据)。这些值测定的精确度是近红外光谱运用数学模型进行定量分析精确度的理论极限。 2.1.2.3 建立数据对应关系 通过2.1.2.1所得光谱与2.1.2.2所得不同性质参数的参考数据相关联,使光谱图和其参考数据之间形成一一对应映射的关系,从而建立一个带参考数据的光谱文件。 2.1.2.4 剔除异常值 2.1.2.3建立的光谱文件中,样品参考值与光谱有可能由于各种随机的原因而有较严重的失真,这些样品的测定值称为异常值。为保证所建数学模型的可靠性,在建立模型时应当剔除这些异常值。 2.1.2.5 建立模型 选择算法、确定模型的参数、建立、检验与评价数字模型:常用的算法有逐步回归分析、偏最小二乘法、主成分回归分析等。这些算法的基本思想

红外光谱谱图质量影响因素汇总

红外光谱谱图质量影响因素汇总 1、扫描次数对红外谱图的影响:傅里叶变换红外光谱仪测量物质的光谱时, 检测器在接受样品光谱信号的同时也接受了噪声信号, 输出的光谱既包括样品的信号也包括噪声信号。 信噪比:与扫描次数的平方成正比。增加扫描次数可以减少噪声、增加谱图的光滑性。 2、扫描速度对红外谱图的影响:扫描速度减慢, 检测器接收能量增加; 反之, 扫描速度加快, 检测器接收能量减小。当测量信号小时( 包括使用某些附件时) 应降低动镜移动速度, 而在需要快速测量时,提高速度。扫描速度降低, 对操作环境要求更高, 因此应选择适当的值。 采用某一动镜移动速度下的背景, 测定不同扫描速度下样品的吸收谱图, 随扫描速度的加快, 谱图基线向上位移。用透射谱图表示时,趋势相反。所以在实验中测量背景的扫描速度与测量样品的扫描速度要一致。 3、分辨率对红外谱图的影响:红外光谱的分辨率等于最大光程差的倒数, 是由干涉仪动镜移动的距离决定的, 确切地说是由光程差计算出来的。分辨率提高可改善峰形, 但达到一定数值后, 再提高分辨率峰形变化不大, 反而噪声增加。分辨率降低可提高光谱的信噪比, 降低水汽吸收峰的影响, 使谱图的光滑性增加。 样品对红外光的吸收与样品的吸光系数有关,如果样品对红光外有很强的吸收, 就需要用较高的分辨率以获得较丰富的光谱信息;如果样品对红光外有较弱的吸收, 就必须降低光谱的分辨率、提高扫描次数以便得到较好的信噪比。 4、数据处理对红外谱图质量的影: (1)平滑处理:红外光谱实验中谱图常常不光滑,影响谱图质量。不光滑的原因除了样品吸潮以外还有环境的潮湿和噪声。平滑是减少来自各方面因素所产生的噪声信号, 但实际是降低了分辨率, 会影响峰位和峰强, 在定量分析时需特别注意。 (2)基线校正:在溴化钾压片制样中由于颗粒研磨得不够细或者不够均匀, 压出的锭片不够透明而出现红外光散射, 所以不管是用透射法测得的红外光谱,还是用反射法测得的光谱, 其光谱基线不可能在零基线上, 使光谱的基线出现漂移和倾斜现象。需要基线校正时,首先判断引起基线变化的原因, 能否进行校正。基线校正后会影响峰面积, 定量分析要慎重。 (3)样品量的控制对谱图的影响:在红外光谱实验中, 固体粉末样品不能直接压片, 必须用稀释剂稀释、研磨后才能压片。稀释剂溴化钾与样品的比例非常重要, 样品太少不行,样品太多则信息太丰富而特征峰不突出, 造成分析困难或吸收峰成平顶。对于白色样品或吸光系数小的样品, 稀释剂溴化钾与样品的比例是100:1; 对于有色样品或吸光系数大的样品稀释剂溴化钾与样品的比例是150:1。 5、影响吸收谱带的因素还有分子外和分子内的因素:如溶剂不同, 振动频率不同, 溶剂的极性不同, 介电常数不同, 引起溶质分子振动频率不同, 因为溶剂的极性会引起溶剂和溶 质的缔合, 从而改变吸收带的频率和强度。氢键的形成使振动频率向低波数移动、谱带加宽和强度增强(分子间氢键可以用稀释的办法消除, 分子内氢键不随溶液的浓度而改变)。 6、影响吸收谱带的其他因素还有:共轭效应、张力效应、诱导效应和振动耦合

红外相机技术在我国野生动物研究与保护中的应用与前景_李晟

生物多样性2014,22(6):685–695Doi:10.3724/SP.J.1003.2014.14203 Biodiversity Science https://www.360docs.net/doc/9f8795987.html, 红外相机技术在我国野生动物研究与 保护中的应用与前景 李晟1*王大军1肖治术2李欣海2王天明3冯利民3王云4 1(北京大学生命科学学院,北京100871) 2(中国科学院动物研究所,北京100101) 3(北京师范大学生命科学学院,北京100875) 4(中国交通运输部科学研究院,北京100029) 摘要:20年来,红外相机技术在国内外野生动物研究、监测与保护中得到了广泛应用。基于红外相机技术,我国在野生动物生态学研究、动物行为学研究、稀有物种的探测与记录、动物本底资源调查、生物多样性监测及保护地管理与保护评价等领域取得了众多成果。目前,数学模型、统计分析方法和新的概念正在促进红外相机技术在野生动物监测研究与保护管理中的发展和推广应用。同时,随着红外相机技术的成熟、成本降低和应用普及,这一技术也将会被更多的野生动物研究人员、管理人员和自然保护区管理者所采用,并成为全国各级保护地和区域生物多样性监测研究的关键技术和方法。今后,建立并完善系统化的监测网络和数据共享平台、开发新一代的数据分析方法与模型,将是此项技术进一步发展和应用的主要方向。 关键词:红外相机,野生动物保护,监测指标,种群参数,生态学模型 Camera-trapping in wildlife research and conservation in China:review and outlook Sheng Li1*,Dajun Wang1,Zhishu Xiao2,Xinhai Li2,Tianming Wang3,Limin Feng3,Yun Wang4 1School of Life Sciences,Peking University,Beijing100871 2Institute of Zoology,Chinese Academy of Sciences,Beijing100101 3School of Life Sciences,Beijing Normal University,Beijing100875 4China Academy of Transportation Sciences,Beijing100029 Abstract:During the last two decades,infrared-triggered camera-trapping has been widely used in wildlife and biodiversity research and conservation.In the areas of wildlife ecology research,animal species inventory,biodiversity monitoring and protected area management in China,considerable outputs have been produced by scientific research and conservation applications based on camera-trapping.This technique has been successfully used to detect rare or elusive species,conduct biodiversity inventory,study animal behavior,estimate population parameters,and evaluate the effectiveness of protected area management. Along with the rapid development of modern ecological analysis and modeling tools,camera-trapping will play a more important role in wildlife research at various levels.Meanwhile,along with improvements in techniques,decreasing cost and increasing application interests,camera-trapping will be adopted by more researchers,wildlife managers and protected areas,and can be used for systematic wildlife monitoring using standard protocols.Efforts devoted to its future development and applications should focus on establishing systematically-designed monitoring networks and data-sharing protocols,and developing new analytical approaches and statistical models specifically based on camera-trapping data. Key words:camera-trapping,wildlife ecology,monitoring index,population parameter,ecological modeling —————————————————— 收稿日期:2013-09-25;接受日期:2014-11-13 基金项目:国家自然科学基金(31270567,31200410) 通讯作者Author for correspondence.E-mail:shengli@https://www.360docs.net/doc/9f8795987.html,

红外监测相机的分类和工作原理

红外监测相机的分类和工作原理 红外监测相机主要应用于自然保护野外研究技术领域中的野生动物监测。按照工作原理不同,分为主动式和被动式两种。主动式红外触发相机由分置的红外线发射器、接收器和拍照相机等部分组成。发射器发射一束人眼视力不可见的红外线光束,正对着接收器上相应的接收窗口,当移动的物体从发射器和接收器之间经过时,红外光束被隔断,从而引发相机拍摄照片。被动式红外触发相机分为五部分:红外传感器、控制线路版、拍照相机、供电系统和外壳。被动式红外传感器能够探测前扇形区域内热量、红外能量的突然变化。其基本工作原理是:当温血动物从装置前方经过时,动物体温与环境温度造成的温差引起相机周围热量的变化,这种温度(热量)的变化由红外传感器接收后,产生一个脉冲信号,从而触发相机拍摄,像欧尼卡AM-999、欧尼卡AM-920等就属于被动式红外触发相机。 同上原理,红外触发相机经过改造,可以加装摄像机而成为红外触发摄像机。目前,数码技术在红外触发相机中广泛应用,使同一个产品同时具备获取相片和视频片段的功能,增加了所采集的信息量。 在野生动物的野外生态学研究中,红外触发相机调查技术属于无人自动拍摄技术(Remote Photography)中的一类。按照工作原理不同,无人自动拍摄分为固定时间间隔拍摄和目标动物触发拍摄两大类。前者多应用于研究对象频繁出现的情况下,特别是针对特定动物个体或家庭的行为学研究,如鸟类筑巢行为、育雏行为的研究;后者更适合于在目标动物的出现频率很低且不可预测的情况,例如对鸟巢掠食者的确定、大型兽类的记录等。由目标动物触发的无人自动拍摄装置也被称作"Camera Trap",运用这种装置来记录、调查野生动物的方法也被称作"相机陷阱调查法(Camera Trapping)”。 野生动物种群和种群必须通过监测系统获得。红外触发相机监测野生动物方法是一种新型调查手段,特别适用于对活动隐秘的大中型、珍稀兽类、鸟类的记录。具体来说,红外触发相机在野生动物研究、监测、保护的应用主要作用是:1、证实某物种的存在;2、种群密度预测;3、个体识别;4、标记-重补;5、计算物种相对丰度;6、研究动物活动模式;7、偷盗猎行为监控。 红外相机监测已成为自然保护区的常规监测手段。红外触发相机具有物种鉴定准确,受不同的栖息地或环境类型影响,可24小时持续工作,适合监测活动隐秘的动物,对动物的干扰比较小,对野外工作人员的要求相对较低。但是红外触发相机对一些小型野生动物无能为力、在潮湿或高温环境中常会出现问题。红外触发相机正随着科学技术的不断进步而不断发展,特别是数码相机技术、无线数据传输技术、GPS技术以及新型材料技术在红外触发式相机上的应用,其收集野外数据的能力、数量和速度得到极大的提高,促进了野生动物科研工作的进一步发展。

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