在我国东北大、 小兴安岭南段, 广泛产出一种外观以红色为主, 常带有黄色调的半透明玛瑙, 被称为“北红玛瑙”。 通过偏光显微镜观察、 X射线粉晶衍射分析、 拉曼光谱、 紫外-可见光吸收光谱、 岩石化学全分析对北红玛瑙及黄色、 白色对比样品的物相组成、 化学组成和光谱学特征进行了测试分析。 结果显示, 北红玛瑙的主要矿物组成为α-石英, 次要矿物组成为斜硅石和针铁矿, 另外还含有极少量的赤铁矿。 北红玛瑙的红色、 黄色与针铁矿和极少量的赤铁矿有关, 与南红玛瑙主要为赤铁矿致色明显不同。 显微观察时, 针铁矿、 赤铁矿以橙红色点状和浸染状两种形式存在, 其中点状分布的针铁矿、 赤铁矿大小约10 μm, 但不具备明显的单晶晶体形状, 推测是由亚微米级大小的针铁矿及极少量的赤铁矿聚集形成的集合体; 浸染状分布的橙红色针铁矿、 赤铁矿不可见矿物颗粒大小, 推测其颗粒大小和点状分布的致色矿物类似, 均为亚微米级大小, 但与点状分布的致色矿物不同的是, 并未聚集形成显微镜下可见的点状集合体。 整体上外观呈红色的北红玛瑙中针铁矿、 赤铁矿的含量多于黄色对比样品中的致色矿物含量, 致色矿物的含量会直接影响北红玛瑙的颜色色调。 紫外-可见光吸收光谱中, 针铁矿中Fe3+的6A1→4E, 6A1→4E4A1, 2(6A1)→2(4T1)(4G), 6A1→4T2(4G)和极少量赤铁矿中Fe3+的6A1→4E4A1, 6A1→4T2吸收带与针铁矿、 赤铁矿中O2-和Fe3+之间的电荷转移共同作用, 形成了北红玛瑙带黄色调的红色外观。 紫外-可见光吸收光谱的一阶导数谱中, 可见光范围内北红玛瑙的一阶导数谱极小值的位置为555和556 nm, 黄色对比样品为530 nm, 淡黄色对比样品为502 nm, 随着玛瑙红色调的逐渐减少, 可见光范围内一阶导数谱的极小值位置也逐渐减小, 可以据此衡量红色～黄色玛瑙的色调深浅, 这也对石英质玉石的品种鉴定及颜色分级具有重要参考意义。

运用红外光谱法对铁皮石斛、 金钗石斛、 鼓槌石斛及其两种提取物所含化学成分的红外谱图整体变化规律进行解析和鉴定。 采用傅里叶变换红外光谱对三种石斛及其提取物进行结构分析及鉴别。 原药材粉末一维红外光谱图反映出铁皮石斛、 金钗石斛和鼓槌石斛均含有2 920, 2 852, 1 737和1 509 cm-1附近的特征峰; 1 000~1 200 cm-1波段内的特征峰, 推测三种石斛均含有脂类、 芳香类和淀粉类成分。 二阶导数谱进一步佐证了以上结果。 根据峰强来判断三种石斛所含化合物含量的差别, 得出铁皮石斛和金钗石斛中的脂类和淀粉类成分含量较鼓槌石斛高, 三者中以金钗石斛的脂类成分、 铁皮石斛的多糖成分含量较高。 三种石斛原药材粉末二阶导数光谱中观察到1 318和782 cm-1处草酸钙的吸收峰。 三种石斛的两种提取物中的成分种类和含量与其原药材均有所不同, 且不同种石斛之间也存在峰形、 峰位、 峰强的差别。 在水提醇沉提取物、 无水乙醇提取物中均发现油脂类、 芳香类和多糖类成分的特征吸收峰。 与标准品比对分析发现, 金钗石斛和鼓槌石斛的多糖成分以淀粉为主, 而铁皮石斛则以黏多糖为主; 三种石斛无水乙醇提取物的红外光谱分析更清楚地发现脂类成分和芳香类成分的存在, 且脂类成分以金钗石斛提取物的含量相对较高。 芳香类成分以鼓槌石斛提取物的含量相对较高, 红外光谱整体结构解析与鉴定方法能够递进式地验证铁皮石斛、 金钗石斛和鼓槌石斛所含物质结构和量的差异, 适合于不同种石斛的快速鉴别及质量评价与控制。

红外光谱分析技术已被液体、 固体和气体混合物各组分的定量检测广泛应用。 针对红外光谱定量检测过程中存在的计算过程复杂、 受背景及噪声干扰、 多组分谱线混叠的问题, 一方面, 通过获取谱线二阶导数去除背景及噪声干扰, 并一定程度上区分混叠谱峰。 在获取二阶导数谱线过程中运用Savitzky-Golay滤波器进行平滑滤波处理, 并根据谱线频率特征选取Savitzky-Golay滤波器最佳滤波参数, 解决了滤波参数缺乏标准化选取方法的问题。 另一方面, 根据被测组分的吸收分布情况生成特征吸收窗分别对待测原始吸收谱线以及二阶导数谱线加以处理, 提取出在浓度计算过程中占据重要性更大的特征吸收的区域, 从而排除非吸收区域中背景、 噪声及其他组分对计算结果的干扰。 以一组丙烷、 丙烯和甲苯混合气体为例, 运用二阶导数方法以及特征吸收窗方法进行定量检测, 并与直接利用原始谱线的检测结果进行比较分析。 实验结果表明采用二阶导数谱与特征吸收窗的定量检测方法精度更高, 相对误差基本在5%以内。

采用傅里叶变换红外光谱技术, 获得蒸制过程中附子红外光谱及二维相关谱（Tow-dimensional correlation, 2D-COS）, 研究附子炮制过程特征。 分别比较原始红外光谱、 二阶导数谱及二维相关谱, 结果表明红外原始光谱图十分相似, 结合二阶导数光谱分析1　63487 cm-1为羰基峰; 1　60318, 1　57158, 1　48509和1　41308 cm-1为苯环的骨架振动峰, 85141和75924 cm-1 为苯环C—H键的振动峰; 1　15373, 　1　08184和1　02135 cm-1为生物碱中酯键和醇羟基的特征峰。 二维相关谱结果揭示附子在炮制过程中发生的2个过程时序段, 分别为2～3和8～9　h。 研究数据有助于临床根据适应证选择适宜的煎煮时间, 避免煎煮不足导致中毒或煎煮太过影响疗效。

拉曼光谱的频率、强度及偏振特性表征散射物质的独特性质，是研究物质结构及组成成分的特征光谱，因而得到了广泛应用。但是，基线漂移现象会给拉曼光谱的定量分析带来不利影响。为了校正拉曼光谱基线漂移，提出了一种结合导数谱峰检测与Whittaker 平滑器的基线校正算法。利用拉曼二阶导数光谱检测并标定谱峰区域；Whittaker平滑器结合标定信息计算非谱峰区域的拟合曲线，并同时对谱峰区域进行平滑插值，最终得到整个光谱的基线估计。将该算法应用于模拟和实际拉曼光谱进行基线校正，结果表明，算法可以同时实现光谱去噪与基线估计，而主成分分析结果的改善进一步验证了该算法的有效性。

氧气是发动机燃烧过程的必需成分，在飞行器进气道进行氧气监测需求迫切。针对飞行器上的工程要求和应用特点，设计了一种波长线性扫描可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)短光程系统结合有限冲击响应(FIR)滤波二阶导数谱算法的方案完成了氧气吸收微弱信号的提取和浓度反演。根据TDLAS工作原理和吸收信号特征，对二阶导数谱用于气体浓度反演的理论依据进行了推导，在此基础上提出一种基于FIR的数字滤波方案来完成吸收信号的噪声滤除和二阶导数谱的提取。实验结果证明，该方案简单易行，提高了检测信噪比，降低了检测限，浓度反演结果准确、线性良好。

首次采用红外光谱三级鉴定法对丹参不同部位的药材粉末及其水提物和醇提物进行了分析与评价研究。结果表明, 一维图谱中, 丹参花与根的相似系数最高, 为0.9123 ; 叶在1650～1611 cm- 1的特征峰峰高明显高于其他部位; 二阶导数谱中, 1160~1000 cm-1范围内吸收峰的峰形、相对峰强有所差异, 不同部位水提物和醇提物的分析结果进一步明确了丹参根、茎、叶、花存在差异; 二维相关光谱中, 茎与叶、根与花的二维相关谱图仍较为相似, 印证一维及二阶导数谱结论。

采用红外光谱宏观指纹鉴定的方法对紫锥菊不同部位根、茎、叶、花原药材及醇溶、水溶提取物的一维和二阶导数谱图进行整体分析。原药材谱图显示紫锥菊的各部位都体现淀粉特征峰。醇提物二阶导数谱图给出花中1711 cm-1、1630 cm-1的羧基吸收峰明显强于其他部位, 说明花中多酚类成分高于其他部位。水提物谱图显示, 花、叶中多酚类成分比例相对于茎、根中的含量提高, 而花、叶中硝酸根离子和蔗糖成分比例相对于茎、根中的含量下降。对比整体药材与各部位的谱图, 可以判断出整体药材中所含有的植物部位, 从而达到快速鉴定的目的。

采用傅立叶红外光谱和二阶导数谱分析方法, 对药材瓜蒌不同部位(皮、瓤、子)的红外光谱进行分析。红外谱图显示, 瓜蒌各部位均含糖及苷; 瓜蒌皮和瓜蒌子中含黄酮及酯类成分; 瓜蒌瓤和瓜蒌皮中含相当量的淀粉。二阶导数谱中, 在1800～700 cm-1区域内, 瓜蒌子的谱峰最简单, 次之为瓜蒌瓤, 全瓜蒌和瓜蒌皮的峰数较多, 峰形和峰强比较相似, 而瓜蒌皮呈现更多的指纹特征。本文结果对瓜蒌化学成分的研究和临床合理用药提供了红外谱图信息。

利用傅里叶变换红外光谱、 二阶导数谱首次对九州虫草不同部位进行了分析及评价研究。 结果表明， 九州虫草含有蛋白、 多糖、 核苷、 脂类等活性成分， 各部位的一维谱图相似度较高， 人工子座与培养基之间的相似度高达0.992 7， 野生子座与虫体的差异则较为明显， 二者相似系数为0.949 9。 二阶导数谱进一步丰富和确认了相应谱峰特征， 证明了活性物质虫草素及腺苷的存在， 提示了虫草多糖α-型和β-型糖苷键的存在。 红外光谱图综合反映了虫草不同部位化学成分的多样性和复杂性， 为虫草各部位的细微差异分析和评价及后期质控提供了快速、 全面和客观的方法和手段， 为九州虫草种质资源的开发利用提供了理论基础。