Page 18 - 理化检验-化学分册2025年第三期

苏涵君，等：基于可见-近红外光谱技术快速检测水质酸度

图 1 不同 pH 水质样本的原始光谱
Fig. 1 Original spectra of the water samples with different pH values

图 2 单一预处理方法得到的光谱
Fig. 2 Spectra obtained by single pre-processing method

谱散射带来的建模误差和影响。由图2（c）、图2（d） 2. 3 不同特征波长优选方法的建模结果
和图2（e）可知，原始光谱数据经1D、2D和OSC预 试验利用SPA对预处理后的光谱进行特征波长
处理后，谱线特征不明显。 的筛选。在选择SPA变量时，将最小变量数设置为8，
经不同方法预处理光谱后建立了PLS模型，其 最大变量数设置为15，并通过计算预测集的RMSEP
预测结果见表2。 来确定所选择的变量数。当SPA选取不同数目的变
由表2可知：经SNV预处理光谱后建立的PLS 量时，预测集模型的RMSEP随变量数的变化趋势
预测模型较好，其RMSECV为0. 312 2，RMSEP为 如图3（a）所示，当所选关键变量数为11(红色方框
0. 712 1， R p 达到0. 925 0，所建立的预测模型精度 符号)时，模型的RMSEP为最优值，所选11个特征
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较未预处理的模型精度有稍许提升。经S-G卷积平 波长的分布如图3（b）所示。
滑预处理后的模型精度没有明显提升，经过分析， 图4显示了变量数、5倍RMSECV值和各变量
原因是采用的美国海洋光学仪器具有较高的测量精 回归系数随采样次数增加的CARS变化趋势。由

度，得到的原始光谱噪声较少。在这种情况下，S-G 图4（a）可知，变量数在第一次采样后迅速减少，然
卷积平滑的去噪声效果有限，因此未能显著提升模 后在第二次采样时减幅缓慢。由图4（b）可知，5倍
型精度。 RMSECV值首先在采样运行1~5次过程中下降，这

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