针对衰减全反射-傅里叶变换红外（ATR-FTIR）光谱仪用于测量结晶过程溶液浓度时， 因光谱谱线维度高、 无关变量多， 导致的标定模型预测精度低、 可解释性差等问题， 提出了一种变量稳定加权混合收缩的新方法。 首先提出对光谱变量进行随机二进采样， 将建立的优秀子模型中变量被选频率与所有子模型中变量回归系数的稳定性指标进行加权评价的稳定加权变量种群分析法（SWVCPA）。 通过对变量的重要性进行排序， 采用指数递减函数在迭代过程中逐渐强制滤除重要性低的变量， 实现了对光谱变量空间的初步收缩， 并大幅提高了收缩的稳定性。 然后在收缩后的子空间继续使用一种新的动态麻雀算法（DSSA）， 以最小化训练预测均方根误差（RMSEC）为适应度函数进一步优化变量组合。 这种混合优化方式融合了两类变量选择算法的优点， 通过子模型竞争的方法确保了前期变量收缩的稳定性， 防止算法陷入局部最优; 通过智能优化算法避免了对剩余变量组合的遍历寻优， 允许保留更多的变量进行精准选择。 为了验证新方法的性能， 使用L-谷氨酸溶液冷却结晶过程中6种不同浓度下采集到的ATR-FTIR光谱数据进行测试。 结果表明， 新方法将光谱变量数从613个减少到46个， 与原始光谱相比， 使用选择后变量建立的偏最小二乘法（PLSR）模型其预测均方根误差（RMSEP）为从1.727 9降低到0.165 4， 预测决定系数（R2）从0.973 7提高到0.999 7。 另外相比于特征谱段、 遗传算法（GA）以及变量种群组合分析法（VCPA）选择变量建立的模型， 使用新方法建立的溶液浓度预测模型具有更高的准确性和稳定性， 说明该方法对提高使用ATR-FTIR光谱法测量冷却结晶过程溶液浓度准确性和可靠性具有一定的实际应用价值。

建立了基于FTIR光谱测量系统光谱响应度的非线性标定模型,并基于三段式高温黑体辐射源对FTIR光谱测量系统进行了光谱响应度标定实验研究。三段式高温黑体温度覆盖600~950℃温区、光谱范围覆盖3~14 μm。与传统的分段线性标定模型进行了比对,结果表明:基于非线性标定获得的光谱辐射亮度与理论光谱辐射亮度平均偏差优于0.04%,而分段线性标定的平均偏差在0.93%水平,两者具有较好的一致性,非线性标定方法的精度比分段线性标定方法的精度提高了一个数量级。

太平天国侍王府壁画是中国南方壁画的典型代表, 具有重要的历史、 文化和艺术价值。 历史上曾对多幅壁画进行过化学保护, 部分壁画表面形成了一定厚度的有机物涂层, 分析研究壁画保护修复材料成分对于文物保护具有重要的理论和现实意义。 由于文物的珍贵性与不可再生性, 原位无损分析技术的研究和应用是未来文物分析的发展趋势, 基于便携红外光谱仪的反射红外光谱技术是对文物表面材质较为理想的无损分析手段。 利用反射傅里叶变换红外（FTIR）光谱对侍王府壁画的地仗层和表面修复材料涂层进行了现场原位无损分析, 这在我国古代壁画及其保护修复材料分析中属首次。 首先测试了无涂层壁画白色背景位置反射FTIR光谱, 并与标准无机矿物光谱比对确定了壁画地仗层成分主要为方解石和生石膏。 在此基础上, 分析了无涂层和有涂层壁画表面的红外反射特性及地仗层化学成分对表面涂层反射FTIR光谱测试的影响, 探讨了应用Kramers-Kronig（K-K）变换处理数据的可行性, 确定了K-K变换的应用范围, 分析了壁画涂层K-K变换后反射光谱与衰减全反射（ATR）光谱的差异, 并通过显微ATR FTIR光谱和热裂解气相色谱质谱联用（Py-GC/MS）技术分析验证了原位反射FTIR光谱测试结果的可靠性, 扫描电子显微镜（SEM）测量了涂层厚度, 证明不同厚度涂层均能得到可解析的高质量反射FTIR光谱。 最终确定侍王府壁画曾使用过聚醋酸乙烯酯、 聚二甲基硅氧烷和三甲树脂三种高分子材料进行过表面加固, 并得出壁画保存现状和修复材料及涂层厚度有较大关系。 证明了基于反射模式的FTIR光谱技术能准确有效地获取文物表面有机物和部分无机物成分信息。 该方法对表面有机涂层尤为敏感, 是壁画类文物较为理想的无损分析方法, 在壁画保护研究领域具有十分广阔的应用前景。 同时, 该研究弥补了我国壁画类文物表面有机物原位无损分析的不足, 为该领域研究提供了一条新思路。

柴油机润滑油在使用过程中, 会受到水份、 柴油或冷却液等的污染, 受高温或燃烧室气体的作用还会产生氧化、 硝化、 磺化等产物, 严重时, 这些污染和产物可导致装备的失效。 在用润滑油分析能可靠地反映其工作状态, 从而确定最佳换油时机和故障源, 以避免柴油机在使用过程中产生异常磨损及腐蚀等问题。 目前的传统方法, 是用卡尔菲休法测定石油产品中水份, 气相色谱法测定柴油机油中的柴油稀释剂, 因分析时间长和费用高等因素影响其普及应用。 傅里叶红外(FTIR)光谱法从分子水平分析润滑油, 从而能更有效地监测在用油, 由于光谱的复杂性, 目前尚不普及。 通过在实验室条件下配置多种污染程度的油液样, 分别为润滑油含水份百分比浓度为0.11%, 0.22%, 0.44%和0.88%的油样; 润滑油在230 ℃下的氧化时间为299, 323, 371和395 h的油样; 润滑油被柴油稀释的质量百分比浓度为1.5%, 3%, 6%和12%的油样; 润滑油含乙二醇质量百分比浓度为0.1%, 0.2%, 0.4%和0.8%的油样, 包括配置的润滑油油样共计20个。 实验采用安捷伦Agilent Cary 630红外光谱仪, 使用100 μm厚的液体池, 防潮ZeSe型配置的光谱范围为4 000～650 cm-1。 分析了所有油样, 获得了FTIR光谱图, 确定了水、 氧化产物、 柴油、 乙二醇污染所对应的特征波段范围分别为3 150~3 500, 1 670~1 800, 745~755和1 030~1 100 cm-1; 监测参数包括特征波段的实测中心点、 左边界、 右边界、 左基线、 右基线等。 建立了一种在用润滑油污染物定量分析模型, 通过水份、 柴油、 乙二醇的污染比例和峰面积, 在230 ℃下的氧化时间与峰面积分别建立拟合方程, 水、 柴油、 乙二醇含量百分比与对应峰面积的相关系数分别为0.977 9, 1.000 0和0.989 5, 氧化时间与对应峰面积的相关系数为0.999 6。 分析计算预测值与实际值的相对误差可知: 水份和乙二醇在含量大于0.2%时, 预测的最大相对误差为10%; 氧化时间和柴油预测值的最大相对误差为1%。 通过按比例稀释, 可对在用油进行监测, 对3个日常工作的实际油样进行FTIR光谱分析。 结果表明: 一个油样的水份含量为0.38%, 已经超过标准; 一个油样的燃油稀释为19%, 已经超标; 另外一个油样正常。 水份超过标准门阈值的油样经卡尔菲休法测量, 其相对误差为4.6%。 燃油稀释超过标准的油样经黏度测量, 其相对值变化同样超过了标准要求, 即在判断润滑油是否需要换油方面是一致的。 利用FTIR光谱法分析在用润滑油, 选定适当的吸收峰, 并计算吸收峰的面积, 借助于已经建立的拟合公式, 可快速可靠地监测在用油的污染种类及程度, 该方法可在一定程度上满足工程需要。

牛肉在运输过程中极易受到微生物的感染而变质, 对牛肉变质的监测十分重要。 我们利用长光程FTIR光谱检测牛肉变质时产生的挥发性物质。 证明了牛肉在变质过程中产生的主要挥发性物质是氨气和二氧化碳。 并定量分析牛肉变质产生的氨气和二氧化碳的变化规律, 以判断牛肉的状态。 采用主成分分析法（PCA）实现对挥发性物质的红外光谱分类, 进而可以准确的区分新鲜和变质的牛肉。 我们采用化学计量学方法软独立建模聚类分析法（SIMCA）和偏最小二乘判别分析（PLS-DA）对特征波段内的光谱进行分类, 两种方法具有很好的判断率。 结果表明长光程FTIR结合化学计量学方法能够区分新鲜和变质的牛肉。

采用傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)和密度泛函理论(DFT)研究了常温环境下生物素和吡哆素两种维生素的太赫兹光谱特性, 测量和理论分析的结果显示在太赫兹范围内, 维生素分子内存在较强的分子内和分子间相互作用力。 实验中样品与聚乙烯粉末按照不同的比例进行混合, 结果表明样品所含比例越大, 其在高频段的吸收谱重复性越差, 这证实了维生素样品的吸收率随着频率升高逐渐增加。 采用密度泛函理论(DFT)分析了生物素和吡哆素的单分子、 二分子、 三分子、 以及晶胞分子的太赫兹光谱, 指证了对应的吸收峰, 阐明了分子内和分子间相互作用力的振动和转动机制。

利用衰减全反射-傅里叶变换红外(ATR-FTIR)光谱技术探讨了气溶胶颗粒物中SO2-4, NO-3, NH+4三种水溶性无机离子的快速无损测量方法。 利用IC法测量三种无机离子含量的对照值, 结合偏最小二乘(PLS)法建立了三种无机离子的定量分析模型, 并对模型进行了评价; 利用马氏距离判别法对异常值进行了判别与剔除, 并探讨了不同光谱预处理方法和不同光谱范围对建模结果的影响, 确定了最佳建模参数。 结果表明剔除异常值之后经二阶微分处理的模型预测性能较好, SO2-4在1 220～900 cm-1光谱范围内预测性能较好, NO-3在1 521～900 cm-1光谱范围内预测性能较好, NH+4在1 521～1 220 cm-1光谱范围内预测性能较好, 预测均方根误差分别为1.736 7, 1.023 9和1.482 3。 所建立的模型为实现对大批量气溶胶样品中三种无机离子的实时快速定量分析建立了基础。

基于傅里叶变换红外(Fourier Transform Infrared, FTIR)光谱仪等先进测试 手段，建立了一种估计目标光谱发射率的方法框架。首先，通过双温度测量标定获得FTIR光谱仪关于波 长的背景辐射亮度函数和响应度函数，提高了测量的准确性；其次，基于大气窗口的辐射亮度数据进行高阶多 项式拟合，进一步抑制了杂散辐射的影响；然后通过对大气吸收波长的辐射特性进行估计，获得了所测波段的 红外亮度曲线；最后估计了目标的光谱发射率，其相对误差均在1%以内。测试结果表明，本文方法行之有效。

红外(IR)光谱近年来逐渐展示了它在生物医学领域中的应用,它不但能很好地用于体外酶催化活力分析和酶抑制剂的筛选,尤其可对活细胞进行原位酶活力测定和抑制剂筛选.IR光谱技术可用于生物酶活力的直接检的基本原理是基于单位时间内,反应物或者产物在IR光谱中特征吸收峰的峰位或强度的变化量来反映生物酶的催化效率.本文综述了利用IR光谱技术,对体外部分酶活力值进行分析和测定、以及对酶抑制剂的抑制效应进行评估和筛选;进而将该技术扩展至以活体细胞作为检测模型、开展细胞内生物酶活力值的测定及其抑制剂的筛选.同时,我们也对新近提出的在细胞原位测定酶活力的IR 方法及研究理念作了概述,生理条件下开展对生物酶活性无标记直接检测提供了新方法,并对该技术领域存在的问题及今后的发展趋势作出了展望.

利用光程差变化信息对红外干涉图进行非线性校正可以有效降低干涉仪动镜非匀速运动对傅里叶变换红外光谱仪性能的影响。在合成正交相位解调的光程差信息反演方法基础上, 建立了基于该方法的红外干涉图非线性校正 FTIR光谱仪仿真模型。对该模型的性能参数进行了仿真分析, 仿真结果表明了合成正交相位解调方法的有效性。