一、产品特点

• 固定 10mm 透射光路：内置近红外光源、准直光路、10mm 比色皿座和 DLP 近红外光谱模块，插入标准比色皿即可完成透射率或吸光度测量。
• 覆盖 900-1700nm 波段：采用 1mm InGaAs 探测器，覆盖水、糖、醇类、油脂及多种有机成分在近红外区的典型吸收信息。
• 无需外部光路搭建：光源、样品池和光谱仪紧凑集成，无需外接光源、光纤或独立比色皿支架。
• 适合小型仪器集成：体积小巧，适合嵌入便携式液体检测仪、实验室小型检测设备和自动化取样分析设备。
• 参考测量简单：以空比色皿、纯溶剂或空白基质作为 Reference，即可计算样品透射率与吸光度，适合建立液体定量分析模型。
• 接口丰富，易于二次开发：支持 Micro USB、UART、蓝牙 BLE（可选）等通信方式，提供 C++、C#、Python SDK 及示例程序。

二、规格参数

2.1 技术参数

2.2 结构尺寸

前视图

俯视图

右视图

轴测图

三、应用场景

• 溶液透射率测量：测量液体样品在 900-1700nm 波段的透射率光谱。
• 溶液吸光度分析：基于空白参考计算吸光度，用于浓度建模与成分分析。
• 酒精和溶剂检测：分析乙醇、甲醇、有机溶剂及混合溶液的近红外吸收特征。
• 饮料品质分析：检测饮料、糖液、调味液中的糖度、水分或配方差异。
• 药液配比监测：用于透明药液、试剂溶液或反应液的浓度一致性检测。
• 发酵过程分析：跟踪澄清液或经预处理发酵液中的水分、糖类和醇类变化。
• 小型仪器集成：集成到便携式液体检测仪或自动化取样分析设备中。

四、典型光路与光谱

4.1 典型光路

NIR-M-T1 采用一体式比色皿透射光路：内置钨丝灯发出的连续近红外光经准直后穿过 10mm 标准比色皿，样品对不同波长的光产生选择性吸收，透射光进入 DLP 近红外光谱模块完成分光和探测。用户无需外接光纤、独立光源或比色皿支架，只需依次测量空白参考和样品，即可得到透射率或吸光度光谱。

典型测试流程如下：

1. 放入装有空白溶剂或空白基质的比色皿，采集 Reference，作为 100% 透射参考。
2. 放入装有待测液体的比色皿，采集 Sample。
3. 常规计算中不单独采集基线，直接根据 Sample 和 Reference 计算透射率，再转换为吸光度。

4.2 典型光谱

透射型近红外测量通常以吸光度光谱作为建模输入。对于液体样品，900-1700nm 波段可观察到 O-H、C-H、N-H 等含氢基团的倍频与合频吸收信息，常用于水分、醇类、糖类、油脂及有机物浓度分析。实际建模时建议对吸光度光谱进行平滑、归一化、SNV、一阶导数或二阶导数等预处理，以降低光源波动、比色皿差异和温度漂移对模型的影响。

由于 NIR-M-T1 为固定一体式透射光路，典型光谱应以实际样品和空白参考采集结果为准。若用于产品展示，建议优先使用乙醇水溶液、糖水、饮料或药液等液体样品的实测吸光度曲线，不建议使用反射型样品或外置光路样品的谱图替代。

以下图片为根据典型吸收特征绘制的示意光谱图，不代表该型号的实测数据。绘制含水样品展示光谱时，光程统一控制在 2mm 以内，避免 10mm 光程下水在 1400nm 以上强吸收导致谱图饱和；非水样品按实际实验光程标注。

纯水/去离子水吸光度示意光谱图

乙醇水溶液吸光度示意光谱图

蔗糖溶液吸光度示意光谱图

食用植物油吸光度示意光谱图

咖啡因水溶液吸光度示意光谱图

乳酸发酵液吸光度示意光谱图

五、订购信息

5.1 选型裸板模块

NIR-M-T1 为透射型近红外光谱模组，已集成光源、准直光路和标准比色皿座。常规液体透射测量不需要标准反射白板，建议根据样品体系另配石英比色皿、空白溶剂及必要的样品前处理耗材。

5.2 标准配置与可选配件

5.3 选型带壳体整机

对于非集成用户或仅用于实验测试的用户，推荐选择带壳体透射型整机 NIR-T210。整机版本在裸板模组基础上增加外壳保护、锂电池和蓝牙通信，更适合现场测试、教学实验和移动端应用验证。

六、技术原理

6.1 化学原理

近红外光谱属于分子振动光谱。液体样品中的分子在近红外辐射作用下，会对特定波长产生选择性吸收，其吸收峰位置主要由化学键振动能级决定，吸收强度则与目标组分浓度、光程、温度、氢键状态及样品基质有关。NIR-M-T1 采用 10mm 比色皿透射光路，能够直接采集样品在固定光程下的透射率光谱，并进一步转换为吸光度光谱，用于定性识别、浓度预测和过程监测。

从振动能级角度看，分子基频振动（fundamental vibration）主要位于中红外区域，波长范围约为 2.5-25 μm，波数范围约为 4000-400 cm⁻¹。近红外区域的吸收主要来源于基频振动的倍频（overtone）和合频（combination band）跃迁，波长范围约为 0.7-2.5 μm，即 700-2500nm。NIR-M-T1 覆盖的 900-1700nm 对应约 11100-5880 cm⁻¹，处于短波近红外到常用 InGaAs 近红外分析波段，可有效获取 O-H、C-H、N-H 等含氢基团的特征吸收信息。

在该波段内，水和醇类中的 O-H 键、烃类和油脂中的 C-H 键、蛋白或胺类物质中的 N-H 键均会产生倍频或合频吸收。例如，含水体系通常在 970nm、1200nm 和 1450nm 附近表现出明显的 O-H 相关吸收，C-H 相关吸收则常分布在 1150nm、1350nm 及 1600-1700nm 附近。由于近红外吸收带通常较宽、相互重叠，单个峰位很少只对应单一组分，因此实际分析通常不依赖单峰判读，而是利用全谱或多波段信息建立统计模型。

对于透射测量，在样品均匀、光程固定且散射较弱的条件下，吸光度与浓度近似满足朗伯-比尔定律：

$$A(\lambda) = \varepsilon(\lambda) \cdot b \cdot c$$

其中 $A(\lambda)$ 为波长 $\lambda$ 处的吸光度，$\varepsilon(\lambda)$ 为摩尔吸光系数，$b$ 为光程，$c$ 为待测组分浓度。由于近红外谱带重叠、基质效应和温度影响较明显，工程应用中通常采用 PLS、PCR、PCA、SVM 等化学计量学方法，对经平滑、SNV、MSC、导数等预处理后的光谱建立校正模型，从而实现水分、酒精、糖度、油脂、有机溶剂浓度及药液配比等指标的快速定量或定性分析。

6.2 光学原理

NIR-M-T1 的系统光路由内置钨丝灯、准直组件、固定 10mm 比色皿座和 DLP 近红外光谱模块组成。光源发出的连续近红外辐射经准直后穿过比色皿样品池，样品对不同波长产生选择性吸收，透射光再进入光谱模块完成分光和探测。该光路在结构上固定了光源、样品池和入射狭缝的相对位置，减少了外部光路搭建、光纤耦合和支架对准带来的重复性误差。

光谱模块内部基于 DLP 光栅分光架构设计。透过样品后的入射光经狭缝（Slit）限制后，由准直镜（Collimator）转换为平行光束并投射至闪耀光栅（Diffraction Grating）；光栅色散后的不同波长组分，以空间分离形式并排入射至数字微镜阵列（Digital Micromirror Device, DMD），通过编程控制各微镜单元的时序偏转，实现特定波长光的选择性反射，并依次耦合至单点 InGaAs 探测器；探测器输出信号经模数转换器（ADC）数字化后，重建为完整光谱曲线。

该架构以单点 InGaAs 探测器替代传统线阵 InGaAs 探测器，在保证近红外光谱采集能力的同时降低系统成本。NIR-M-T1 进一步将光源、样品池和光谱模块整合为固定透射光路，适合小型化液体近红外检测设备集成。

6.3 测量原理

透射型近红外光谱仪主要用于测量样品的光谱透射率或吸光度。测量时通常先采集空白参考光谱，再采集样品光谱。空白参考可以是空比色皿、纯溶剂或与样品基质一致但不含目标成分的空白液。

透射率计算公式：

$$T = \frac{Sample}{Reference}$$

其中 $T$ 表示透射率（Transmittance），$Sample$ 为样品光谱，$Reference$ 为空白参考光谱。

吸光度计算公式：

$$A = -\log_{10}(T) = -\log_{10}\left(\frac{Sample}{Reference}\right)$$

在该产品的常规使用流程中，基线噪声直接忽略，无需额外基线处理。

七、使用指南

7.1 软件使用

• USB 通信：从官网下载最新版本的软件，将模组通过 Micro USB 接入电脑，即可进行光谱采集。
• 串口通信：通过 UART 与上位机、开发板或单片机通信，适合嵌入式设备集成。
• 蓝牙通信：选配蓝牙 BLE 模组后，可配合手机端软件或自研应用进行无线采集。

7.2 注意事项

• 推荐使用近红外透过率较好的石英比色皿，普通玻璃或塑料比色皿可能在近红外波段产生额外吸收。
• Reference 与 Sample 应使用相同规格、相同方向的比色皿，液面高度应覆盖光路窗口，避免气泡、悬浮颗粒和指纹污染影响重复性。
• 测量前建议预热 1 分钟以上，待光源和探测器状态稳定后再采集参考和样品。
• 对强吸收或浑浊样品，可通过稀释、过滤、离心或改用短光程比色皿降低吸光度饱和和散射误差。
• 每次更换溶剂、比色皿规格或样品体系后，建议重新采集 Reference，避免参考不匹配导致吸光度偏移。
• 加样后应确认液面完全覆盖光束高度，避免液面过低、气泡附着或比色皿外壁污染影响测量。
• 推荐使用 Micro USB 转接头连接模组，避免反复拔插或受力不均导致接口焊盘损坏。
• 建议佩戴防静电手套取放裸板模组，严禁有手汗时带电操作。

7.3 常见问题（FAQ）

Q1：NIR-M-T1 可以测量哪些样品？

A：主要适合透明或半透明液体、溶液、均一混合液，以及可稳定装入 10mm 比色皿的样品。典型对象包括水溶液、酒精溶液、饮料、药液、有机溶剂和反应液等。

Q2：测量液体时需要标准白板吗？

A：不需要。NIR-M-T1 是透射型模组，参考光谱通常由空比色皿、纯溶剂或空白基质采集得到，不使用反射型模组所需的标准白板。

Q3：为什么吸光度结果不稳定？

A：常见原因包括光源未预热、比色皿方向不一致、液体中有气泡或沉淀、比色皿外壁有指纹、样品温度变化较大等。建议固定比色皿方向，保持光路窗口清洁，并在同一温度条件下采集 Reference 和 Sample。

Q4：浑浊液体可以直接测量吗？

A：可以尝试测量，但浑浊样品会引入明显散射，导致透射率下降和基线漂移。若需要定量分析，建议进行样品前处理或建立针对该类样品的专用校正模型。

Q5：普通玻璃或塑料比色皿可以使用吗？

A：可以用于简单功能验证，但不推荐用于近红外定量分析。普通玻璃或塑料材料在 900-1700nm 波段可能存在额外吸收或透过率不足，正式测试建议使用石英比色皿。

Q6：样品吸收太强或吸光度饱和怎么办？

A：可优先采用稀释、过滤、离心等前处理方式降低吸收和散射影响；若样品本身吸收很强，应重新评估浓度范围、参考体系和建模方法。