TQ-Analyst光谱分析软件

TQAnalyst光谱分析软件TQAnalyst是一个通用的光谱分析软件，它可以为中红外、近红外、远红外和拉曼光谱分析的应用提供各种定性和定量分析工具。该软件除了包含各种算法工具外，还能够为用户提供直观友好、容易使用的图形界面，以及广泛的在线帮助信息。使用TQAnalyst软件，您无需具有专家的经验和知识，因为软件的Explain帮助窗口可以随时为您提供任何必须的信息和帮助，其帮助文档还包含各种方法的培训实例。另外，软件随处可见的Suggest向导功能和PerformanceIndex（性能指数）还可以为您解答如下问题：-哪种分析方法最适合您的当前应用？-需要准备多少标准样品？其浓度分布情况？-该选择哪段光谱范围？-对于PLS法，如何选择主因子数（Factors）？-修正曲线对分析结果有改善吗？使用TQAnalyst使得方法的设计和建立更为程序化、更有目的性，而不是依赖于猜测。如果您在为参数的设置犹豫不定，TQAnalyst的向导可以帮您解决这些问题。TQAnalyst立足于最广大的用户，她致力于使得初学者和资深的分析家都能够得心应手地使用她来进行方法开发和建立。其一环扣一环的窗口设计、整合的向导功能、随处可得的在线帮助信息以及人工智能的工具，最大限度的简化分析任务，确保用最少的工作量来建立高质量的分析方法。在TQAnalyst的所有窗口中，首先列在前面的是最简单的算法和技术，而且在接下来的窗口中只会显示与前面窗口选择的方法相关的信息，这样，初学者在方法建立的各个步骤中不会被一大堆的选项所迷惑，而有经验的分析家又能够即时的使用各项高级功能。TQAnalyst的帮助菜单中还包含下列帮助工具：TQAnalyston-linetour-TQAnalyst主要功能快速演示；TQAnalystexamplemethods-定量、定性方法实例演示。第一节TQAnalyst基本设置和常用功能介绍其中有三组选项：TQ选项组：利用该选项设定TQ的默认设置，控制某些帮助和提示信息的显示。Diagnostic（诊断）选项组：该组可以选择PerformanceIndex（性能指数）的计算方法，以及控制是否显示图例。其中PerformanceIndex有两种计算方法供选择，一种是%Difference（相对残差和），最大值是100，越接近100越好；一种是RMSE（均方差），最小值是0，越接近0越好。计算方法分别如下：打开TQAnalyst软件，其界面如图对TQAnalyst进行自定义设置：从Edit菜单下面打开Option窗口工具栏菜单栏性能指数显示状态指示滚动条actual-calculated%Difference100expected2calcknown1RMSE(X-X)nGeneral（常规）选项组：该选项组可定义文件的保存、显示、打印、安全等常规信息。TQAnalyst帮助功能和帮助信息1．Help菜单：类别信息TQAnalystHelpTopics主题帮助列出了各项主体帮助信息，也包含检索功能、关键词索引功能TQAnalystTour快速演示快速演示TQAnalyst的主要功能ExampleMethods实例演示TQ定量方法、分类方法、光谱测量简单实例演示TechnicalSupport技术支持如何获得Nicolet公司的技术支持AboutTQAnalyst关于TQ显示当前TQAnalyst软件版本号主题帮助窗口：TQ主要功能演示和实例演示提供了更为直观的帮助信息，按照窗口中的提示可以一步步的了解TQ中的各项功能：2．按F1键或鼠标右键获得菜单的帮助信息：将光标移到菜单上某一个需要帮助的选项上，按F1键或点击鼠标右键，即会弹出关于该选项的相关信息和解释。例如：3．使用Explain按钮获得窗口中各选项的帮助信息Explain按钮选中需要获得帮助信息的选项，按Explain按钮，或先按Explain按钮，再鼠标点击需要获得帮助信息的选项，即可得到相应的帮助信息。例如：4．使用HowTo按钮获得帮助指南按F1键或鼠标右键HowTo按钮出现在下面三个窗口中，在这些窗口中，按HowTo按钮即可获得对应的帮助信息：5.向导（Wizards）帮助TQ提供了许多向导帮助功能以指导您完成各种建模任务。从参数的设置到实验设计的每一个环节，使用TQ的向导功能，可以帮助您一步步地走向成功。下表给出了TQ中各项向导功能的简要描述：位置向导功能Description窗口SuggestAnalysisType推荐分析类型，定性或定量方法，与分析目的有关Pathlength窗口*SuggestPathlengthType推荐光程类型，与采样技术有关，如液体样品透射分析时，采用的液体池往往是光程一定的比色皿或圆管，而在积分球漫反射时，由于样品颗粒尺寸、紧密度的影响，需要使用MSC或SNV等方法进行矫正Component窗口*AssessFeasibility测定样品光谱中是否包含有足够的能够与样品组成相关的光谱信息（评估方法是否可行）Standards窗口*SuggestStandards推荐需要准备的标准样品的化学组成分布EvaluateStandards评估所准备的标准样品是否满足要求，以及是否需要增加标准样品Regions窗口SuggestRegions为分析方法选择适当的光谱范围；使用EditRegions可以进行详细设置。Others窗口SuggestFactors为主成分回归（PCR）或偏最小二乘（PLS）方法选择最佳主成分数（PrincipalComponents）或因子数修正方法编辑窗口：Description窗口界面：光谱区域编辑窗口：（Factors）；使用EditFactors按钮可以查看或编辑主因子数。Corrections窗口SuggestCorrections判断修正曲线对定量模型是否有所改善，如果有，哪种修正方法最好；使用EditCorrections可以进行详细设置。*只有在定量分析方法中才会出现例如，使用SuggestRegions向导进行光谱范围的选择，在Regions窗口中点击SuggestRegions按钮，会弹出如下交互窗口：按照交互窗口中的提示一步步往下操作，便会得到相应的参数设置。TQ向导是利用您所提供的光谱信息和其它数据，运用其内置的多元校正分析专家知识来进行参数的设置和推荐下一步该使用什么方法的。有时候，如果TQ软件无法获取其设置某项参数所必需的相关的信息和数据，向导也就无法给出相应的参数设置。我们推荐，在建立分析模型时，先以TQ自动推荐和优化到的参数和设置为基础，如果对TQ自动选择的参数不满意，再添加您自己对分析对象相关的知识和经验，来对其进行进一步完善。TQAnalyst窗口介绍1．菜单栏TQAnalyst菜单栏的使用方法与其它Windows程序一样。Help菜单里包含各种帮助信息，前面已有介绍。File菜单里包含模型新建、打开、保存以及光谱图的打开和保存，以及模型数据和设置方法的导出、标准光谱的导出和打印。其中模型保存窗口中可以设置模型文件的密码，光谱保存窗口中可以设置数字签名，以便对模型和光谱文件进行保护。Edit菜单中包含各种常用的编辑命令，其中Option选项的功能前面已有介绍。View菜单设置显示格式和显示选项。Diagnostics菜单包含各种高级诊断功能，会在后面的章节中陆续介绍。Window为窗口设置项。TQAnalyst可以打开和保存下别所列的各种格式的光谱，其中.CSV为Excel格式。工具栏菜单栏性能指数显示状态指示滚动条窗口标签头活性按钮参数2．工具栏点击Calibrate按钮，计算校正模型，显示校正结果窗口；Quantify按钮用于计算未知样品的分析结果，得到分析报告；Explain按钮实时获取帮助信息，见前述介绍；Close按钮关闭当前窗口。在模型校正好之前，状态指示为红色，当点击Calibrate按钮进行计算结束后，状态指示为绿色，并且，如果Standards表格中包含有验证（Validation）样品，则会计算得到相应的性能指数。当对模型进行了修改后，状态指示就会显示为红色，表示模型未计算好，重新计算时，则性能指数上不仅显示当前的性能指数，也会显示修改前的性能指数，这样有助于对模型的修改过程进行评价。3．窗口建模窗口：TQAnalyst的窗口为环环相扣的设计，如下：窗口标签即在上面不同的窗口标签对应的窗口中，从左至右，是建立一个分析模型的基本步骤，当在前一窗口中选择了某种方法或设置了某个参数后，后面的窗口会自动出现与其对应的选项和设置，而不会出现不相关的信息。各项参数的选择按照这种顺序依次进行设置好后，点击工具栏上的Calibrate按钮，即可以完成分析模型的初步建立工作。在后面的定量模型建立和定性模型建立章节中会对各种对应的选项作相应说明。光谱显示窗口：从File菜单的OpenSpectrum项打开光谱，即可出现光谱显示窗口：显示介面：默认条件下，红色光谱为当前显示光谱，此时，光谱名称框中的光谱名为红色光谱的光谱名。光谱信息查看按钮：按该按钮，可以获得当前光谱的所有信息，如：下拉光谱名称按钮：点击此按钮，显示当前窗口中所有光谱名称，并可进行选择。如下：光谱信息查看按钮光谱名称框下拉光谱名称按钮显示介面坐标显示工具箱取景窗口坐标显示：显示当前鼠标所在位置的坐标取景窗口：用于选择选择需要显示的光谱区域，左边为光谱范围缩小和放大工具，右边为左右移动工具。工具箱：工具箱中包含六种不同的工具，用途如下表：使用View菜单设置各项显示参数：当当前窗口为光谱显示窗口时，View菜单中的所有选项均可用，在其中可以设置横、纵坐标显示范围，显示方式，显示信息等。如点击View菜单中的DisplaySetup选项，弹出如下窗口：如果我们选中Showgrid前面的复选框，按OK，则显示介面就会出现窗格，如下：第二节定量分析模型建立TQAnalyst提供的定量分析算法有：各种算法的基本原理参见相关的书籍和随机所带的TQAnalyst用户手册（TQAnalystUser’sGuide）。一个定量分析模型的建立过程可按如下步骤一步步完成：定量分析问题的描述选择适当的采样方法创建新的模型文件给模型定义一个名称选择一种建模算法选择光程类型（PathlengthType）定义待测组分（Components）进行可行性测试（FeasibilityTest）采集标准样品（Standards）光谱光谱预处理（SpectraProcessing）选择光谱范围（Regions）设置其它参数保存模型计算模型（Calibration）验证模型（Validation）模型修正（Correction）TQ将建模过程的各个步骤用不同的窗口从左至右依次分开，如下：因此，只要从左至右依次完成各个窗口中的各项参数的设置后，点击工具栏上的Calibrate按钮，即可完成分析模型的初步建立。1.定量分析问题的描述定量分析模型建立的第一步需要通过回答下列问题来仔细分析我们的研究对象：样品中包含多少种组分？哪些组分是需要测定的？在可能遇到的所有待分析样品中，每一种组分的含量范围？可能会存在哪些干扰？样品基质对测定过程有哪些影响？定量分析：简单的比尔定律经典最小二乘（CLS）回归逐步多元线形回归（SMLR）偏最小二乘（PLS）回归主成分回归（PCR）通过回答以上这些问题，将有助于我们选择恰当的采样技术和确定最佳的实验条件。2.选择适当的采样方法采样方法的选择主要取决于样品的物理性质。通常，光谱格式设置为absorbance（透射）或Log(1/R)（漫反射），因为以它们为单位的光谱通常与样品中组分的含量呈一定的线性关系。当然，如果我们有特殊的需要，也可以设置成其它的光谱格式。3.创建新的模型文件从TQAnalyst软件的File菜单中选择NewMethod从TQAnalyst软件的File菜单中选择SaveMethodAs在对话框中输入文