第一篇：中紅外分析與近紅外分析

盡管可以用傅里葉紅外和GC聯(lián)用，但接口等技能要求高，通常不得已才用近紅外光譜（NIRS）、中紅外光譜(MIRS)中紅外光譜

產(chǎn)品名稱(chēng)：ERASPEC中紅外汽油分析儀 產(chǎn)地：奧地利原裝進(jìn)口

1．技術(shù)指標(biāo)

用途 測(cè)試汽油的辛烷值，密度，芳烴，烯烴，苯，甲苯，含氧化合物，甲醇，乙醇，氧含量，氮—甲基苯胺，苯胺，甲縮醛，萘，醋酸丁酯，碳酸二甲酯等（詳見(jiàn)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)）。

測(cè)量方法及原理 不同的物質(zhì)由于化學(xué)組成不同，存在不同的化學(xué)鍵，不同的化學(xué)鍵在紅外區(qū)域都有或強(qiáng)或弱的吸收峰，在中紅外指紋區(qū)，不同的物質(zhì)對(duì)應(yīng)的吸收峰都是不同的，即可以根據(jù)吸收峰出現(xiàn)的位置判斷是何種物質(zhì)。而且吸收峰的大小與物質(zhì)的含量有著正向相關(guān)性，當(dāng)含量在一定范圍內(nèi)，此相關(guān)性可以用簡(jiǎn)單的化學(xué)方程進(jìn)行表達(dá)，即可以通過(guò)吸收峰的大小計(jì)算對(duì)應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)含量。相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為ASTM D6277,ASTM D5845及國(guó)內(nèi)石化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SHT0797氮甲基苯胺根據(jù)以上原理在波數(shù)為748cm-1處有強(qiáng)烈吸收，可根據(jù)吸收峰大小算出氮甲基苯胺的含量，精度為0.1%，重復(fù)性為0.1%。甲縮醛的強(qiáng)烈吸收峰為1143cm-1和1048cm-1，同理可算出含量。精度為0.1%，重復(fù)性為0.1%。

波長(zhǎng)范圍 2500-25000nm 測(cè)量時(shí)間 1min /每個(gè)樣品

樣品量 10ml/每次

測(cè)量單位 體積百分比，重量百分比

密度測(cè)量 ±0.0001g/cm3，內(nèi)置安東帕獨(dú)立密度計(jì)。

熱機(jī)時(shí)間 小于5秒，無(wú)需額外熱機(jī)，超聲波馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，開(kāi)機(jī)可測(cè)試。

標(biāo)定時(shí)間 小于5秒，參比和樣品池自行切換，實(shí)時(shí)采集背景參比，無(wú)需額外試劑標(biāo)定。

測(cè)試過(guò)程 儀器自動(dòng)進(jìn)樣，自動(dòng)樣品分析，自動(dòng)結(jié)果大屏幕顯示。

顯示屏 超大6.5寸彩色觸摸屏，可快速輸入和編輯。

數(shù)據(jù)處理 可連接打印機(jī)打印測(cè)試結(jié)果，可使用U盤(pán)下載測(cè)試結(jié)果，可連接電腦進(jìn)行譜線處理。

結(jié)果存儲(chǔ) 可存儲(chǔ)大于6000組測(cè)試結(jié)果方便用戶(hù)查看。

譜線處理 退卷積分和激光定標(biāo)技術(shù)，消除基線漂移和零點(diǎn)漂移對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

操作語(yǔ)言 中文，英文，法文，德文等。

接口 4個(gè)USB接口口，1個(gè)以太網(wǎng)，1個(gè)RS232和LIMS通訊接口。

電源 85-264V AC，47-63Hz 功率 70W 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè) 可載使用 12V/4A DC直流電源。

尺寸及重量 寬220x高320x厚280mm。8kg

以上是供應(yīng)ERASPEC中紅外汽油分析儀的詳細(xì)信息，由杰韋弗(中國(guó))西安分公司自行提供，如果您對(duì)供應(yīng)ERASPEC中紅外汽油分析儀的信息有什么疑問(wèn)，請(qǐng)與該公司進(jìn)行進(jìn)一步聯(lián)系，獲取供應(yīng)ERASPEC中紅外汽油分析儀的更多信息。

分子的振動(dòng)能量比轉(zhuǎn)動(dòng)能量大，當(dāng)發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷時(shí)，不可避免地伴隨有轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，所以無(wú)法測(cè)量純粹的振動(dòng)光譜，而只能得到 分子的振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜，這種光譜稱(chēng)為紅外吸收光譜。

紅外吸收光譜也是一種分子吸收光譜。

當(dāng)樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時(shí)，分子吸收了某些頻率的輻射，并由其振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)引起偶極矩的凈變化，產(chǎn)生分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷,使相應(yīng)于這些吸收區(qū)域的透射光強(qiáng)度減弱。記錄紅外光的百分透射比與波數(shù)或波長(zhǎng)關(guān)系曲線，就得到紅外光譜.前段時(shí)間參加了2009年BCEIA，其它報(bào)告會(huì)上有兩個(gè)報(bào)告是關(guān)于近紅外檢測(cè)的應(yīng)用，而在平時(shí)，可能大家對(duì)中紅外了解得相對(duì)多些。按照光譜波長(zhǎng)，大致將0.76－2.5um分為近紅外，2.5－25um分為中紅外，25－1000um分為遠(yuǎn)紅外。其中，中紅外主要應(yīng)用于物質(zhì)的定量和定性檢測(cè)方面，而更偏重于未知物的鑒別或輔助其它方法進(jìn)行未知化合的結(jié)構(gòu)鑒定等定性檢測(cè)，但對(duì)近紅外呢？

希望大家根據(jù)在平時(shí)的積累和工作中實(shí)際應(yīng)用，從原理、方法、應(yīng)用范圍以及儀器的使用等多方面談?wù)剬?duì)近紅外、中紅外的看法。不求多、不求全面，只求大家參與！

近紅外與中紅外光譜分析的區(qū)別2011-11-03 中國(guó)化工儀器網(wǎng)

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3近紅外光(NIR)是介于可見(jiàn)區(qū)和中紅外區(qū)間的電磁波，不同文獻(xiàn)中對(duì)其波長(zhǎng)范圍的劃分不盡相同，美國(guó)試驗(yàn)和材料協(xié)會(huì)(ASTM)規(guī)定為700nm至2500nm。NIR常被化分為短波近紅外(SW-NIR)和長(zhǎng)波近紅外(LW-NIR),其波段范圍分別為700—1100nm和1100—2500nm。

1800年，Herschel首次發(fā)現(xiàn)了NIR光譜區(qū);1900年前后，NIR光譜儀器使用玻璃棱鏡和膠片記錄器，其光譜范圍局限于700nm—1600nm。50年代的商品NIR光譜儀使用硫化鉛光敏電阻作檢測(cè)器，其波長(zhǎng)范圍能延伸至3000nm，能用于定量分析，但，由于NIR消光系數(shù)低和譜帶寬而解析困難，該技術(shù)并沒(méi)有獲得廣泛應(yīng)用。60年代，KarlNorris使用漫反射技術(shù)對(duì)麥子水分、蛋白和脂肪含量進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)NIR光譜用于常規(guī)分析的實(shí)用價(jià)值。隨計(jì)算機(jī)發(fā)展和化學(xué)計(jì)量學(xué)(Chemometrics)誕生，NIR和化學(xué)計(jì)量學(xué)結(jié)合產(chǎn)生了現(xiàn)代NIR光譜學(xué)。NIR最先應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。80年代，光譜儀器制作和計(jì)算機(jī)技術(shù)水平有了大的提高，NIR被廣泛應(yīng)用于在工業(yè)和其它領(lǐng)域。近幾屆匹司堡分析儀器會(huì)議上，NIR已成為紅外光譜分析報(bào)道的熱點(diǎn)。NIR在線分析應(yīng)用給石化工業(yè)帶來(lái)了巨大經(jīng)濟(jì)效益，更是引人注目。

根據(jù)紅外輻射在地球大氣層中的傳輸特性，通常分為近紅外(0.75μm到3μm)、中紅外(3μm到30μm)、遠(yuǎn)紅外(30μm到1000μm)。

主要區(qū)別是波長(zhǎng)不同，應(yīng)用領(lǐng)域不同。

紅外吸收光譜法是定性鑒定化合物及其結(jié)構(gòu)的重要方法之一,在生物學(xué)、化學(xué)和環(huán)境科學(xué)等研究領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。無(wú)論樣品是固體、液體和氣體，純物質(zhì)還是混合物，有機(jī)物還是無(wú)機(jī)物，都可以進(jìn)行紅外分析。紅外光譜法廣泛應(yīng)用于高分子材料、礦物、食品、環(huán)境、纖維、染料、粘合劑、油漆、毒物、藥物等諸多方面，在未知化合物剖析方面具有獨(dú)到之處。

(NIR)分析技術(shù)是近年來(lái)分析化學(xué)領(lǐng)域迅猛發(fā)展的高新分析技術(shù)，越來(lái)越引起國(guó)內(nèi)外分析專(zhuān)家的注目，在分析化學(xué)領(lǐng)域被譽(yù)為分析“巨人”，它的出現(xiàn)可以說(shuō)帶來(lái)了又一次分析技術(shù)的革命。

近紅外區(qū)域按ASTM定義是指波長(zhǎng)在780～2526nm范圍內(nèi)的電磁波，是人們最早發(fā)現(xiàn)的非可見(jiàn)光區(qū)域。由于物質(zhì)在該譜區(qū)的倍頻和合頻吸收信號(hào)弱，譜帶重疊，解析復(fù)雜，受當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平限制，近紅外光譜“沉睡”了近一個(gè)半世紀(jì)。直到20世紀(jì)50年代，隨著商品化儀器的出現(xiàn)及Norris等人所做的大量工作，使得近紅外光譜技術(shù)曾經(jīng)在農(nóng)副產(chǎn)品分析中得到廣泛應(yīng)用。到60年代中后期，隨著各種新的分析技術(shù)的出現(xiàn)，加之經(jīng)典近紅外光譜分析技術(shù)暴露出的靈敏度低、抗干擾性差的弱點(diǎn)，使人們淡漠了該技術(shù)在分析測(cè)試中的應(yīng)用，從此，近紅外光譜進(jìn)入了一個(gè)沉默的時(shí)期。80年代后期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，帶動(dòng)了分析儀器的數(shù)字化和化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展，通過(guò)化學(xué)計(jì)量學(xué)方法在解決光譜信息提取和背景干擾方面取得的良好效果，加之近紅外光譜在測(cè)樣技術(shù)上所獨(dú)有的特點(diǎn)，使人們重新認(rèn)識(shí)了近紅外光譜的價(jià)值，近紅外光譜在各領(lǐng)域中的應(yīng)用研究陸續(xù)展開(kāi)。進(jìn)入90年代，近紅外光譜在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用全面展開(kāi)，有關(guān)近紅外光譜的研究及應(yīng)用文獻(xiàn)幾乎呈指數(shù)增長(zhǎng)，成為發(fā)展最快、最引人注目的一門(mén)獨(dú)立的分析技術(shù)。由于近紅外光在常規(guī)光纖中具有良好的傳輸特性，使近紅外光譜在在線分析領(lǐng)域也得到了很好的應(yīng)用，并取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，從此近紅外光譜技術(shù)進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展的新時(shí)期。

我國(guó)對(duì)近紅外光譜技術(shù)的研究及應(yīng)用起步較晚，除一些專(zhuān)業(yè)分析工作人員以外，近紅外光譜分析技術(shù)還鮮為人知。但1995年以來(lái)已受到了多方面的關(guān)注，并在儀器的研制、軟件開(kāi)發(fā)、基礎(chǔ)研究和應(yīng)用等方面取得了較為可喜的成果。但是目前國(guó)內(nèi)能夠提供整套近紅外光譜分析技術(shù)(近紅外光譜分析儀器、化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件、應(yīng)用模型)的公司仍是寥寥無(wú)幾。隨著中國(guó)加入WTO及經(jīng)濟(jì)全球化的浪潮，國(guó)外許多大型分析儀器生產(chǎn)商紛紛登陸中國(guó)，想在第一時(shí)間占領(lǐng)中國(guó)的近紅外光譜分析儀器市場(chǎng)。由此也可以看出近紅外光譜分析技術(shù)在分析界炙手可熱的發(fā)展趨勢(shì)。在不久的未來(lái)，近紅外光譜分析技術(shù)在分析界必將為更多的人所認(rèn)識(shí)和接受。

現(xiàn)代近紅外光譜分析是將光譜測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)與基礎(chǔ)測(cè)試技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。是將近紅外光譜所反映的樣品基團(tuán)、組成或物態(tài)信息與用標(biāo)準(zhǔn)或認(rèn)可的參比方法測(cè)得的組成或性質(zhì)數(shù)據(jù)采用化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)建立校正模型，然后通過(guò)對(duì)未知樣品光譜的測(cè)定和建立的校正模型來(lái)快速預(yù)測(cè)其組成或性質(zhì)的一種分析方法。

與常規(guī)分析技術(shù)不同，近紅外光譜是一種間接分析技術(shù)，必須通過(guò)建立校正模型(標(biāo)定模型)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)未知樣品的定性或定量分析。具體的分析過(guò)程主要包括以下幾個(gè)步驟：一是選擇有代表性的樣品并測(cè)量其近紅外光譜；二是采用標(biāo)準(zhǔn)或認(rèn)可的參考方法測(cè)定所關(guān)心的組分或性質(zhì)數(shù)據(jù)；三是將測(cè)量的光譜和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)計(jì)量方法建立校正模型；四是未知樣品組分或性質(zhì)的測(cè)定。由近紅外光譜分析技術(shù)的工作過(guò)程可見(jiàn)，現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)包括了近紅外光譜儀、化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件和應(yīng)用模型三部分。三者的有機(jī)結(jié)合才能滿(mǎn)足快速分析的技術(shù)要求，是缺一不可的。

與傳統(tǒng)分析技術(shù)相比，近紅外光譜分析技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，它能在幾分鐘內(nèi)，僅通過(guò)對(duì)被測(cè)樣品完成一次近紅外光譜的采集測(cè)量，即可完成其多項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)定(最多可達(dá)十余項(xiàng)指標(biāo))。光譜測(cè)量時(shí)不需要對(duì)分析樣品進(jìn)行前處理；分析過(guò)程中不消耗其它材料或破壞樣品；分析重現(xiàn)性好、成本低。對(duì)于經(jīng)常的質(zhì)量監(jiān)控是十分經(jīng)濟(jì)且快速的，但對(duì)于偶然做一兩次的分析或分散性樣品的分析則不太適用。因?yàn)榻⒔t外光譜方法之前必須投入一定的人力、物力和財(cái)力才能得到一個(gè)準(zhǔn)確的校正模型。

近紅外光譜主要是反映C-H、O-H、N-H、S-H等化學(xué)鍵的信息，因此分析范圍幾乎可覆蓋所有的有機(jī)化合物和混合物。加之其獨(dú)有的諸多優(yōu)點(diǎn)，決定了它應(yīng)用領(lǐng)域的廣闊，使其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的許多行業(yè)中都能發(fā)揮積極作用，并逐漸扮演著不可或缺的角色。主要的應(yīng)用領(lǐng)域包括：石油及石油化工、基本有機(jī)化工、精細(xì)化工、冶金、生命科學(xué)、制藥、醫(yī)學(xué)臨床、農(nóng)業(yè)、食品、飲料、煙草、紡織、造紙、化妝品、質(zhì)量監(jiān)督、環(huán)境保護(hù)、高校及科研院所等。在石化領(lǐng)域可測(cè)定油品的辛烷值、族組成、十六烷值、閃點(diǎn)、冰點(diǎn)、凝固點(diǎn)、餾程、MTBE含量等；在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域可以測(cè)定谷物的蛋白質(zhì)、糖、脂肪、纖維、水分含量等；在醫(yī)藥領(lǐng)域可以測(cè)定藥品中有效成分，組成和含量；亦可進(jìn)行樣品的種類(lèi)鑒別，如酒類(lèi)和香水的真假辨別，環(huán)保廢棄物的分檢等。

相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，近紅外光譜分析技術(shù)這一先進(jìn)的技術(shù)必將得到廣泛的認(rèn)同和應(yīng)用。

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第二篇：紅外測(cè)距總結(jié)報(bào)告

紅外測(cè)距電路總結(jié)報(bào)告

學(xué) 院：機(jī)電工程學(xué)院班 級(jí)：學(xué) 號(hào)：姓 名：劉豐源

11電氣1班 1100103139 摘要

本次實(shí)驗(yàn)是設(shè)計(jì)一個(gè)紅外測(cè)距電路，它由軟件和硬件兩部分組成。軟件部分包括信號(hào)產(chǎn)生、AD接收、數(shù)據(jù)處理、液晶顯示；硬件部分包括發(fā)射模塊和接收模塊。此電路可以測(cè)較短的距離，精度在0~5mm之間。

關(guān)鍵詞

STC8051單片機(jī)；紅外測(cè)距；

一、方案設(shè)計(jì)

1、發(fā)射模塊

采用用單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)1khz的信號(hào)經(jīng)紅外發(fā)射管發(fā)射這樣設(shè)計(jì)既簡(jiǎn)單又方便，電路也更加簡(jiǎn)單。

2、接收模塊 放大電路：

采用5v電源供電，利用lm358芯片進(jìn)行單電源放大。由于放大倍數(shù)在20到40倍之間，經(jīng)過(guò)一級(jí)放大即可。

濾波電路：

由于經(jīng)過(guò)放大以后的信號(hào)還有很多雜波，而我們需要的是接收到的1khz的信號(hào)，一般的濾波器很難解決干擾問(wèn)題，所以直接選用有源二階帶通濾波器。

峰值檢波電路：

根據(jù)要求的精度為5mm，最簡(jiǎn)單的峰值檢波電路即可勝任，出于節(jié)約成本的考慮，決定不用帶運(yùn)放的高精度檢波電路，假如還要進(jìn)一步提升測(cè)量精度，就需要選用更好的峰值檢波電路。

AD轉(zhuǎn)換電路：

AD轉(zhuǎn)換選用0809芯片，它是并行傳輸?shù)?，占用的IO口太多，但是軟件編寫(xiě)非常簡(jiǎn)單。

單片機(jī)控制電路：

AD轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)傳入單片機(jī)，通過(guò)軟件自動(dòng)求出所測(cè)的距離，顯示正確的距離。

二、電路分析

1.發(fā)射模塊

由8051的定時(shí)器產(chǎn)生一個(gè)1khz的方波，用一個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)，將信號(hào)加載到紅外發(fā)射管上。2.接收模塊電路設(shè)計(jì)

因?yàn)榧t外接收管接收到的信號(hào)只有一百毫伏左右，而且還有很多干擾，需要先放大再帶通濾波，單片機(jī)只能接受數(shù)字信號(hào)，所以還需要通過(guò)峰值檢波輸出一個(gè)直流電壓，經(jīng)TLC1543芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)進(jìn)行處理。

考慮到題目測(cè)量范圍和接收到的信號(hào)大小，選取放大倍數(shù)為40倍左右，倍數(shù)太大回出現(xiàn)波形失真，使測(cè)量的最短距離變小，倍數(shù)太小信號(hào)強(qiáng)度不夠，則能測(cè)量的最遠(yuǎn)距離會(huì)變小，放大倍數(shù)B=R4/R3=40； 關(guān)于有源二階帶通濾波器的設(shè)計(jì)：

令C=C3=C4，則req=R5//R6=(R5*R6)/(R5+R6)品質(zhì)因數(shù)Q等于中心頻率除以帶寬

即Q=fc/BW=1/2*R7/req

由上邊的公式，取中心頻率f=1khz，增益A=2，品質(zhì)因數(shù)Q=10，則令C=C3=C4=50nf，可以得到電阻值為R5=16K,R6=160，R7=64K;關(guān)于峰值檢波電路的設(shè)計(jì)：

考慮到電容值越大檢波效果越好，但是放電速度越慢，經(jīng)過(guò)測(cè)試，選取了20uf的電容和100k的電阻以及1n4148構(gòu)成最簡(jiǎn)單的峰值檢波電路。

電路圖及元件參數(shù)如下：

3.單片機(jī)控制模塊

接收模塊處理好的數(shù)據(jù)傳入單片機(jī)，程序自動(dòng)計(jì)算出此時(shí)的距離，再在1602液晶上顯示。

三、軟件分析

軟件由4部分組成，信號(hào)產(chǎn)生模塊、AD接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和LCD顯示模塊，利用單片機(jī)的定時(shí)器0可以持續(xù)不斷的產(chǎn)生1khz信號(hào)并輸出，由于輸出信號(hào)是穩(wěn)定的，而接收管接收到的信號(hào)隨著障礙物距離的變遠(yuǎn)而變小，所以我們可以通過(guò)檢測(cè)信號(hào)的強(qiáng)弱來(lái)判斷距離，我采用提前把正確的距離和信號(hào)強(qiáng)弱的關(guān)系先測(cè)量好，建成一張信號(hào)距離表,然后利用exelc將得到的數(shù)據(jù)匯成一條曲線，得到一個(gè)函數(shù)關(guān)系式，在程序中插入這個(gè)關(guān)系式，單片機(jī)得到一個(gè)信號(hào)，程序就會(huì)算出相應(yīng)的距離，這樣既簡(jiǎn)單又方便。處理好的數(shù)據(jù)直接傳送到1602液晶屏顯示即可。

四、調(diào)試和測(cè)試

調(diào)試中所用到的儀器設(shè)備主要有：有示波器，函數(shù)信號(hào)發(fā)生儀，穩(wěn)壓電源。數(shù)字萬(wàn)用表。調(diào)試過(guò)程如下：

首先調(diào)試發(fā)射部分，直接用示波器測(cè)量單片機(jī)輸出的信號(hào)，為1khz；

再調(diào)試接收部分的放大模塊：先用函數(shù)發(fā)生儀模擬一個(gè)接收信號(hào)，把放大電路和濾波電路斷開(kāi)，測(cè)量358芯片的1腳，輸入信號(hào)為1khz，100mv的正弦信號(hào)，用示波器測(cè)量1腳為1khz，2.8v的正弦信號(hào)，放大倍數(shù)為28倍，由于有信號(hào)衰減，放大部分正常；

接下來(lái)調(diào)試帶通濾波：把放大電路和濾波電路連好，輸入函數(shù)發(fā)生儀產(chǎn)生的模擬信號(hào)，測(cè)量358芯片的7腳，得到一個(gè)穩(wěn)定的正弦波，通過(guò)調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的頻率，測(cè)得帶通濾波器的中心頻率為1.8khz，帶通濾波器不正常。由于電阻自身的誤差比較大，電容也有誤差，再加上計(jì)算出來(lái)的電阻值沒(méi)有剛好合適的，取得是相近的電阻元件，所以照成了較大的誤差，我再在C3，C4上分別并聯(lián)了一個(gè)相同容量的電容，再次測(cè)量中心頻率變?yōu)?80hz，截止頻率400hz，這次濾波器可以滿(mǎn)足要求了。然后接著測(cè)量整個(gè)電路的輸出端，示波器打到直流檔，調(diào)節(jié)信號(hào)強(qiáng)弱，發(fā)現(xiàn)檢波電路工作良好。

最后我修改程序?qū)⑤敵鲂盘?hào)改為880hz，接入紅外發(fā)射和接收管，直接進(jìn)行最終的整合調(diào)試，解決一些電路連接上的問(wèn)題后，將電壓再液晶上顯示出來(lái)，用米尺畫(huà)出一張標(biāo)準(zhǔn)距離圖，測(cè)量出電壓和距離之間的關(guān)系并做成表，最終填入程序中，再驗(yàn)證距離和長(zhǎng)度的關(guān)系是否正確。整個(gè)紅外測(cè)距電路到此結(jié)束。

五、心得總結(jié)

該電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，精度為5mm，但還可以進(jìn)一步提高。雖然測(cè)量距離和超聲波比起來(lái)短很多，但是精度高，適合短距離的高精度測(cè)量。但是當(dāng)測(cè)量距離從近到遠(yuǎn)變化時(shí)，距離測(cè)量變化的靈敏度比較低。需要一個(gè)更好的峰值檢波電路才能提高響應(yīng)速度。

六、參考文獻(xiàn)和資料

1.郭天祥編著《新概念51單片機(jī)c語(yǔ)言教程—入門(mén)、提高、開(kāi)發(fā)、擴(kuò)展全攻略》 2.TLC1543編程實(shí)例——百度文庫(kù) 3.《運(yùn)算放大器電路設(shè)計(jì)手冊(cè)》

4.《有源帶通濾波器的設(shè)計(jì)和計(jì)算》 5.《單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》

第三篇：紅外測(cè)距儀總結(jié)報(bào)告

紅外測(cè)距儀總結(jié)報(bào)告

一、摘要：

本次設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)紅外測(cè)距電路，它由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括發(fā)射模塊和接收模塊，先由stc8051單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)1khz的信號(hào)，經(jīng)紅外發(fā)射管發(fā)射，碰到障礙物后返回，接收管接收到信號(hào)通過(guò)放大、濾波、峰值檢波、AD轉(zhuǎn)換后傳回單片機(jī)，單片機(jī)即可通過(guò)判斷接收電壓的大小來(lái)確定距離。軟件部分包括信號(hào)產(chǎn)生、AD接收、數(shù)據(jù)處理、液晶顯示。

關(guān)鍵詞： STC8051 紅外測(cè)距

二、電路總體方案：

1、發(fā)射部分： 用單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)1khz的信號(hào)經(jīng)紅外發(fā)射管發(fā)射。因?yàn)橛脝纹瑱C(jī)產(chǎn)生信號(hào)方便控制盒調(diào)節(jié)，電路也更加簡(jiǎn)單。

2、接收部分： 采用±5v雙電源供電，利用LM358芯片進(jìn)行雙電源放大，因放大倍數(shù)在20至40倍之間即可，所以只需經(jīng)過(guò)一級(jí)放大。

濾波部分： 由于經(jīng)過(guò)放大以后的信號(hào)還有很多雜波，而我們需要的是接收到的1khz的信號(hào)，一般的濾波器很難解決干擾問(wèn)題，所以直接選用有源二階帶通濾波器。

峰值檢波部分：

根據(jù)要求的精度為5mm，最簡(jiǎn)單的峰值檢波電路即可勝任，出于節(jié)約成本的考慮，決定不用帶運(yùn)放的高精度檢波電路，假如還要進(jìn)一步提升測(cè)量精度，就需要選用更好的峰值檢波電路。

AD轉(zhuǎn)換部分： 由于所買(mǎi)單片機(jī)缺少AD轉(zhuǎn)換模塊，另購(gòu)帶PCF8591芯片的AD轉(zhuǎn)換模塊外接到單片機(jī)與電路板之間來(lái)實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換。簡(jiǎn)化了軟件編程中繁雜的IO口編程。

單片機(jī)控制部分： AD轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)傳入單片機(jī)，通過(guò)軟件采用查表發(fā)進(jìn)行處理，得出正確的距離。

三、硬件設(shè)計(jì)：

1.紅外發(fā)射管電路設(shè)計(jì)：

1.1 紅外發(fā)射管原理

由STC8051的定時(shí)器產(chǎn)生一個(gè)1KHZ的方波，用

一個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)，將信號(hào)傳送到紅外發(fā)射管上。

1.2 紅外發(fā)射管外圍電路和元件參數(shù)設(shè)計(jì)

注：通過(guò)R3的調(diào)節(jié)改變測(cè)量范圍。

1.3紅外接收管電路設(shè)計(jì)：

紅外接收管接受的信號(hào)只有一百毫伏左右，而

且還有很多干擾，需要先放大在帶通濾波，單片機(jī)只能接受信號(hào)，所以

還需要通過(guò)峰值檢波輸出一個(gè)直流電壓，經(jīng)pcf8591 芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信

號(hào)輸入單片機(jī)進(jìn)行處理。

2.放大器的設(shè)計(jì)

2.1放大器的工作原理：

考慮到題目測(cè)量范圍和接收到的信號(hào)大小，選取放大倍數(shù)為30倍左右，倍數(shù)太大會(huì)出現(xiàn)波形失真，是測(cè)量范圍的最短距離變小，倍數(shù)太小信號(hào)強(qiáng)度不夠，則能測(cè)量的最遠(yuǎn)距離會(huì)變小，放大倍數(shù)：

B=Rf / Rb =30；

3.關(guān)于有源二階帶通濾波器的設(shè)計(jì)：

則令C = C3 = C4，則 Rep = R5 / / R6 =(R5 * R6)/(R5 + R6)

品質(zhì)因素Q等于中心頻率除以帶寬

即 Q = fc / BW = 1/2*（R7 / Rep)?

由上邊的公式，去中心頻率 f = 1 khz ,增資A = 5，品質(zhì)因素 Q=8，則令C = C3 = C4 =104，可以得到電阻值為R5=2.5 K,R6=100，R7=25K;

4.關(guān)于峰值檢波電路的設(shè)計(jì)：

考慮到電容值越大檢波效果越好，但是放電速度越慢，經(jīng)過(guò)測(cè)試，選取了200uf的電容和100k的電阻以及LM358構(gòu)成最簡(jiǎn)單的峰值檢波電路。

5.電路圖如下：

注： 1.R4的電阻大小可改變測(cè)量精度；

2.整流電路中R8的大小決定最后測(cè)量結(jié)果精度；

3.前兩個(gè)放大器用TL082，后一個(gè)選用LM358；

四． 程序設(shè)計(jì):

軟件由4個(gè)部分組成，信號(hào)產(chǎn)生模塊，AD接受模塊，數(shù)據(jù)處理模塊和LCD顯示模塊，利用單片機(jī)的定時(shí)器0可以持續(xù)不斷的產(chǎn)生1khz信號(hào)并輸出，由于輸出信號(hào)時(shí)穩(wěn)定的，而接收管接收的信號(hào)時(shí)隨著障礙物距離的變遠(yuǎn)而變小，所以我們可以通過(guò)檢測(cè)信號(hào)的強(qiáng)弱來(lái)判斷距離，但是接收的信號(hào)并不是完全是線性變化，采用一個(gè)或者幾個(gè)固定的公式并不能得出準(zhǔn)確的距離，所以采用提前把正確的距離和信號(hào)強(qiáng)弱的關(guān)系先測(cè)量好，建成一張信號(hào)距離表，這樣測(cè)量時(shí)就可以查表快速得出距離。精度也方便控制。處理好的數(shù)據(jù)直接傳送到1502液晶屏顯示即可。

流程圖如下：

五．測(cè)試方案：

本次測(cè)試所用到的儀器設(shè)備主要有： 示波器，函數(shù)信號(hào)發(fā)生儀，穩(wěn)壓電源，數(shù)字萬(wàn)用表。

調(diào)試過(guò)程如下：

調(diào)試發(fā)射部分，直接用示波器測(cè)量單片機(jī)輸出的信號(hào)，為1khz；

調(diào)試接收部分的放大模塊：先用函數(shù)信號(hào)發(fā)生儀模擬一個(gè)接收信號(hào)，把放大電路和濾波電路斷開(kāi)，測(cè)量TL082芯片的1腳，輸入信號(hào)為1khz，1 00mv的正弦信號(hào)，用示波器測(cè)量1腳為1khz，2.9v的正弦信號(hào)，放大倍

數(shù)為29倍，由于有信號(hào)的衰減，放大部分正常；

調(diào)試帶通濾波： 把放大電路和濾波電路連好，輸入函數(shù)發(fā)生儀產(chǎn)生的 模擬信號(hào)，測(cè)量TL082芯片的7腳，得到一個(gè)穩(wěn)定的正弦波，通過(guò)調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的頻率，測(cè)得帶通濾波器的中心頻率為1khz，滿(mǎn)足要求。然后接著測(cè)量整個(gè)電路的輸出端，示波器打到直流檔，調(diào)節(jié)信號(hào)強(qiáng)弱，發(fā)現(xiàn)檢波電路工作良好。

最后，接入紅外發(fā)射管與接收管，直接進(jìn)行最終整調(diào)試，適當(dāng)改變了R3與R4的電阻大小，再將電壓在液晶上顯示出來(lái)，用米尺畫(huà)出一張標(biāo)準(zhǔn)的距離圖，測(cè)量距離圖上每隔5mm所對(duì)應(yīng)的電壓記錄并做成表格最終填入程序中，并多次驗(yàn)證距離和長(zhǎng)度的關(guān)系是否正確。并做多次修正。

六、參考文獻(xiàn)和資料:

1.《新概念51單片機(jī)c語(yǔ)言教程——入門(mén)、提高、開(kāi)發(fā)、擴(kuò)展全攻略》

——郭天祥著

2.《運(yùn)算放大器電路設(shè)計(jì)手冊(cè)》

3.《電路與模擬電子技術(shù)》

—— 殷祥瑞

4.pcf8591中文資料——百度文庫(kù)

5.pcf8591編程實(shí)例——百度文庫(kù)

第四篇：紅外波長(zhǎng)記憶

外可分遠(yuǎn)中近，中紅特征指紋區(qū)，1300來(lái)分界，注意橫軸劃分異。

看圖要知紅外儀，弄清物態(tài)液固氣。

樣品來(lái)源制樣法，物化性能多聯(lián)系。

識(shí)圖先學(xué)飽和烴，三千以下看峰形。2960、2870是甲基，2930、2850亞甲峰。

1470碳?xì)鋸潱?380甲基顯。

二個(gè)甲基同一碳，1380分二半。面內(nèi)搖擺720，長(zhǎng)鏈亞甲亦可辨。

烯氫伸展過(guò)三千，排除倍頻和鹵烷。

末端烯烴此峰強(qiáng)，只有一氫不明顯。

化合物，又鍵偏，～1650會(huì)出現(xiàn)。

烯氫面外易變形，1000以下有強(qiáng)峰。

910端基氫，再有一氫990。

順式二氫690，反式移至970；

單氫出峰820，干擾順式難確定。

炔氫伸展三千三，峰強(qiáng)很大峰形尖。

三鍵伸展二千二，炔氫搖擺六百八。

芳烴呼吸很特征，1600～1430。

1650～2000，取代方式區(qū)分明。900～650，面外彎曲定芳?xì)?。（一取代）五氫吸收有兩峰?00和750；（二取代）四氫只有750，二氫相鄰830； 間二取代出三峰，700、780，880處孤立氫 醇酚羥基易締合，3300處有強(qiáng)峰。C－O伸展吸收大，伯仲叔醇位不同。

1050伯醇顯，1100乃是仲，1150叔醇在，1230才是酚。

伯<仲<叔<酚

1110醚鏈伸，注意排除酯酸醇。若與π鍵緊相連，二個(gè)吸收要看準(zhǔn)，1050對(duì)稱(chēng)峰，1250反對(duì)稱(chēng)。苯環(huán)若有甲氧基，碳?xì)渖煺?820。次甲基二氧連苯環(huán)，930處有強(qiáng)峰，環(huán)氧乙烷有三峰，1260環(huán)振動(dòng)，九百上下反對(duì)稱(chēng)，八百左右最特征?？s醛酮，特殊醚，1110非縮酮。酸酐也有C－O鍵，開(kāi)鏈環(huán)酐有區(qū)別，開(kāi)鏈強(qiáng)寬一千一，環(huán)酐移至1250。

羰基伸展1700，醛基2720。吸電效應(yīng)波數(shù)高，共軛則向低頻移。張力促使振動(dòng)快，環(huán)外雙鍵可類(lèi)比。

2500到3300，羧酸氫鍵峰形寬，920，鈍峰顯，羧基可定二聚酸、酸酐千八來(lái)偶合，雙峰60嚴(yán)相隔，鏈狀酸酐高頻強(qiáng)，環(huán)狀酸酐高頻弱。

羧酸鹽，偶合生，羰基伸縮出雙峰，1600反對(duì)稱(chēng)，1400對(duì)稱(chēng)峰。

1740酯羰基，何酸可看C-H展。1180甲酸酯，1190是丙酸，1220乙酸酯，1250芳香酸。1600兔耳峰，常為鄰苯二甲酸。N-H伸展3400，每氫一峰很分明。羰基伸展酰胺I，1660有強(qiáng)峰； N－H變形酰胺II，1600分伯仲。伯胺頻高易重疊，仲酰固態(tài)1550； C-N伸展酰胺III，1400強(qiáng)峰顯。

胺尖常有干擾見(jiàn)，N－H伸展三千三，叔胺無(wú)峰仲胺單，伯胺雙峰小而尖。1600碳?xì)鋸?，芳香仲?500偏。八百左右面內(nèi)搖，確定最好變成鹽。伸展彎曲互靠近，伯胺鹽三千強(qiáng)峰寬，仲胺鹽、叔胺鹽，2700上下可分辨，亞胺鹽，更可憐，2000左右才可見(jiàn)。

硝基伸縮吸收大，相連基團(tuán)可弄清。1350、1500，分為對(duì)稱(chēng)反對(duì)稱(chēng)。

氨基酸，成內(nèi)鹽，3100～2100峰形寬。1600、1400酸根展，1630、1510碳?xì)鋸潯｛}酸鹽，羧基顯，鈉鹽蛋白三千三。

礦物組成雜而亂，振動(dòng)光譜遠(yuǎn)紅端。鈍鹽類(lèi)，較簡(jiǎn)單，吸收峰，少而寬。注意羥基水和銨，先記幾種普通鹽。1100是硫酸根，1380硝酸鹽，1450碳酸根，一千左右看磷酸。

硅酸鹽，一峰寬，1000真壯觀。勤學(xué)苦練多實(shí)踐，紅外識(shí)譜不算難。

第五篇：《紅外光譜與核磁共振譜》

演講稿 工作總結(jié) 調(diào)研報(bào)告 講話(huà)稿 事跡材料 心得體會(huì) 策劃方案

《紅外光譜與核磁共振譜》

《紅外光譜與核磁共振譜》

【學(xué)習(xí)要求】

1、了解紅外光譜與核磁共振譜基本原理及其有關(guān)的概念

2、了解紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件

3、了解紅外吸收的強(qiáng)度、核磁共振譜中化學(xué)位移的概念

4、大致了解各類(lèi)有機(jī)化合物紅外吸收光譜和核磁共振譜特征

一、紅外吸收光譜

（一）紅外吸收光譜的基本原理

紅外光波波長(zhǎng)位于可見(jiàn)光波和微波波長(zhǎng)之間0.75-1000 mm(1 mm = 10-4 cm)其中：

遠(yuǎn)紅外

0.75-2.5 mm

中紅外

2.5-25 mm 4000-400 cm-1

近紅外

25-1000 mm

紅外光波的波長(zhǎng)常用波數(shù)(cm-1)表示。波數(shù)的定義是：每1厘米范圍內(nèi)所含光波的數(shù)目。波數(shù) = 104/l(mm)。因此，2.5 mm波長(zhǎng)，相當(dāng)于104/2.5 cm-1，即：4000 cm-1，而25 mm相當(dāng)于400 cm-1。

1．分子的振動(dòng)能級(jí)

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引起分子振動(dòng)能級(jí)躍遷的光譜稱(chēng)振動(dòng)光譜，振動(dòng)能級(jí)躍遷的同時(shí)伴有轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷。紅外吸收光譜是分子的振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。用遠(yuǎn)紅外光波照射分子時(shí)，只會(huì)引起分子中轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，得到純轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。

2、基本振動(dòng)的類(lèi)型

一般把分子的振動(dòng)方式分為兩大類(lèi)：化學(xué)鍵的伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)。

（1）伸縮振動(dòng)

指成鍵原子沿著價(jià)鍵的方向來(lái)回地相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在振動(dòng)過(guò)程中，鍵角并不發(fā)生改變，如碳?xì)鋯捂I，碳氧雙鍵，碳氮三鍵之間的伸縮振動(dòng)。伸縮振動(dòng)又可分為對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)和反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)。

（2）彎曲振動(dòng)

彎曲振動(dòng)又分為面內(nèi)彎曲振動(dòng)和面外彎曲振動(dòng)，用d、g表示。如果彎曲振動(dòng)的方向垂直于分子平面，則稱(chēng)面外彎曲振動(dòng)，如果彎曲振動(dòng)完全位于平面上，則稱(chēng)面內(nèi)彎曲振動(dòng)。剪式振動(dòng)和平面搖擺振動(dòng)為面內(nèi)彎曲振動(dòng)，面外搖擺振動(dòng)和扭曲變形振動(dòng)為面外彎曲振動(dòng)。以-CH2-：剪式振動(dòng)、平面搖擺振動(dòng)、面外搖擺振動(dòng)、扭曲變形振動(dòng)

3、影響峰數(shù)減少的因素

（1）紅外非活性振動(dòng)

（2）分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，某些振動(dòng)頻率相同。

（3）強(qiáng)寬峰復(fù)蓋頻率相近的弱而窄的峰。

（4）在紅外區(qū)域外的峰。

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（5）別弱的峰或彼此十分接近的峰

（二）紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件

一定波長(zhǎng)的紅外光照射被研究物質(zhì)的分子，若輻射能(hn)等于振動(dòng)基態(tài)(Vo)的能級(jí)(E1)與第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)(V1)的能級(jí)(E2)之間的能量差(DE)時(shí)，則分子可吸收能，由振動(dòng)基態(tài)躍遷到第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)(V0(r)V1)：

DE = E2a)

弱（又稱(chēng)倍頻峰）

V。(r)V3

二級(jí)泛頻帶(3nE(+1/2)= g·h/2p·B0 上式表明，D E 與外加磁場(chǎng)B0的強(qiáng)度有關(guān)，D E隨B0場(chǎng)強(qiáng)的增大而增大。

若在與B0垂直的方向上加一個(gè)交變場(chǎng)B1(稱(chēng)射頻場(chǎng))，其頻率為n1。當(dāng)n1 = n0時(shí)，自旋核會(huì)吸收射頻的能量，由低能態(tài)躍遷到高能

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態(tài)(核自旋發(fā)生倒轉(zhuǎn))，這種現(xiàn)象稱(chēng)為核磁共振吸收。

（二）弛豫過(guò)程

當(dāng)電磁波的能量（hv）等于樣品某種能級(jí)差DE時(shí)，分子可以吸收能量，由低能態(tài)躍遷到高能態(tài)。高能態(tài)的粒子可以通過(guò)自發(fā)輻射放出能量，回到低能量，其幾率與兩能級(jí)能量差DE成正比。一般的吸收光譜，DE較大，自發(fā)輻射相當(dāng)有效，能維持Boltzmann分布。但在核磁共振波譜中，DE非常小，自發(fā)輻射的幾率幾乎為零。想要維持NMR信號(hào)的檢測(cè)，必須要有某種過(guò)程，這個(gè)過(guò)程就是弛豫過(guò)程。即高能態(tài)的核以非輻射的形式放出能量回到低能態(tài)，重建Boltzmann分布的過(guò)程。

（三）化學(xué)位移

1、化學(xué)位移的產(chǎn)生

1）電子屏蔽效應(yīng)

在外磁場(chǎng)B0中，不同的氫核所感受到B0是不同的，這是因?yàn)闅浜送鈬碾娮釉谂c外磁場(chǎng)垂直的平面上繞核旋轉(zhuǎn)的同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)與外磁場(chǎng)相對(duì)抗的感生磁場(chǎng)。感生磁場(chǎng)對(duì)外加磁場(chǎng)的屏蔽作用稱(chēng)為電子屏蔽效應(yīng)。感生磁場(chǎng)的大小與外核場(chǎng)的強(qiáng)度有關(guān)，用s·B0表示，s稱(chēng)屏蔽常數(shù)。

s的大小與核外電子云的密度有關(guān)。核外電子云密度越大，s就越大，s·B0也就越大。在B0中產(chǎn)生的與B0相對(duì)抗的感生磁越強(qiáng)，核實(shí)際感受到的B0(稱(chēng)有效磁場(chǎng)，用Beff表示)就越弱?？杀硎救缦拢築eff = B0 s)

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氫核外圍電子云密度的大小，與其相鄰原子或原子團(tuán)的親電能力有關(guān)，與化學(xué)鍵的類(lèi)型有關(guān)。如CH3-Si，氫核外圍電子云密度大，s·B0大，共振吸收出現(xiàn)在高場(chǎng)；CH3-O，氫核外圍電子云密度小，s·B0亦小；共振吸收出現(xiàn)在低場(chǎng)。

2）化學(xué)位移

同一分子中不同類(lèi)型的氫核；由于化學(xué)環(huán)境不同，其振動(dòng)頻率亦不同。其頻率間的差值相對(duì)于B0或n0來(lái)說(shuō)，均是一個(gè)很小的數(shù)值，僅為n0的百萬(wàn)分之十左右。對(duì)其絕對(duì)值的測(cè)量，測(cè)量，難以達(dá)到所要求的精度，且因儀器不同（導(dǎo)致s·B0不同）其差值亦不同。例如60 MHz譜儀測(cè)得乙基苯中CH2、CH3的共振吸收頻率之差為85．2 Hz，100 MHz的儀器上測(cè)得為142 Hz。

為了克服測(cè)試上的困難和避免因儀器不同所造成的誤差，在實(shí)際工作中，使用一個(gè)與儀器無(wú)關(guān)的相對(duì)值表示。即以某一標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的共振吸收峰為標(biāo)準(zhǔn)（B標(biāo)或n標(biāo)），測(cè)出樣品中各共振吸收峰（B樣或n樣）與標(biāo)樣的差值DB或Dn（可精確到1Hz），采用無(wú)因次的d值表示，d值與核所處的化學(xué)環(huán)境有關(guān)，故稱(chēng)化學(xué)位移。d = DB/B標(biāo) ′ 106 ； d = Dn/n標(biāo)′ 106，n標(biāo)與n0相差很小，d = Dn/n0′ 106。n0為儀器的射頻頻率，Dn可直接測(cè)得，為前者百萬(wàn)分之一。對(duì)與1H NMR，d值為0-20 ppm，60 MHz的儀器，1ppm＝60Hz，100 MHz的儀器，1ppm＝100Hz。

2、化學(xué)位移的表示

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標(biāo)準(zhǔn)樣品：最理想的標(biāo)準(zhǔn)樣品是(CH3)4Si,簡(jiǎn)稱(chēng)TMS。TMS有12個(gè)化學(xué)環(huán)境相同的氫，在NMR中給出 尖銳的單峰易辨認(rèn)。NMR與一般有機(jī)化合物相比，氫核外圍的電子屏蔽作用較大，共振峰位于高場(chǎng)端，對(duì)一般化合物的吸收不產(chǎn)生干擾。TMS化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，沸點(diǎn)27 °C,一般不與待測(cè)樣品反應(yīng)，且又易于從測(cè)試樣品中分離出，還具測(cè)有與大多數(shù)有機(jī)溶劑混溶的特點(diǎn)。1970年，國(guó)標(biāo)純粹與應(yīng)用化學(xué)協(xié)會(huì)（IUPIC）建議化學(xué)位移采用d值,規(guī)定TMS為0 ppm, TMS左側(cè)d為正值，右側(cè)d值為負(fù)。早期文獻(xiàn)報(bào)道化學(xué)位移有采用t值的，t與d之間的換算式如下：d ＝ 10J/2)= hn1

DE2 = h(nb + J/2)= hn2

n2J／2)和(na + J／2)處，峰間距等于Jab，J為偶合常數(shù)。

所以自旋-自旋偶合是相互的，偶合的結(jié)果產(chǎn)生譜線增多，即自旋裂分。偶合常數(shù)(J)是推導(dǎo)結(jié)構(gòu)的又一重要參數(shù)。在1H NMR譜中，化學(xué)位移(d)提供不同化學(xué)環(huán)境的氫。積分高度(h)代表峰面積，其簡(jiǎn)比為各組氫數(shù)目之簡(jiǎn)比。裂分蜂的數(shù)目和J值可判斷相互偶合的氫核數(shù)目及基團(tuán)的連接方式。

同碳偶合 是指間隔2個(gè)單鍵的偶合，同碳上質(zhì)子間的偶合(Ha-C-Hb)稱(chēng)同碳偶合，偶合 常數(shù)用2JHH。

鄰位偶合 鄰位碳上質(zhì)子間的偶合（HaC-CHb）稱(chēng)鄰位偶合，偶合數(shù)用3JHH表示。

遠(yuǎn)程偶合 大于叁鍵的偶合稱(chēng)遠(yuǎn)程偶合。

大部分鏈狀化合物，由于分子內(nèi)部的快速運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)出磁全同，盡管可以利用某些特殊的實(shí)驗(yàn)方法(如同位素取代)測(cè)出它們之間的偶合常數(shù)，但在譜圖中并不表現(xiàn)出裂分。2J主要受取代基電子效應(yīng)的影響和鍵角的影響。

2、一級(jí)譜

分子中核之間相互作用時(shí)，僅產(chǎn)生簡(jiǎn)單的裂分行為，且兩組偶合精心收集

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核之間的化學(xué)位移之差Dn遠(yuǎn)小于它們之間的偶合常數(shù)，即Dn/J 3 6。一級(jí)譜的幾個(gè)特征

（1）全同的質(zhì)子只有偶合，但不出現(xiàn)裂分，在NMR上只出現(xiàn)單峰。如OCH3。

（2）鄰質(zhì)子偶合所具有的裂分?jǐn)?shù)，由相鄰質(zhì)子數(shù)目決定，即n + 1 規(guī)律：某組環(huán)境完全相等的n個(gè)核(I＝1／2)，在Bo中共有(n + 1)種取向，使與其發(fā)生偶合的核裂分為(n + 1)條峰。這就是n + 1 規(guī)律，概括如下：

某組環(huán)境相同的氫若與n個(gè)環(huán)境相同的氫發(fā)生偶合，則被裂分為(n + 1)條峰。

某組環(huán)境相同的氫，若分別與n個(gè)和m個(gè)環(huán)境不同的氫發(fā)生偶合；且J值不等，則被裂分為(n + 1)(m + 1)條峰。如高純乙醇，CH2被CH3裂分為四重蜂，每條峰又被OH中的氫裂分為雙峰，共八條峰[(3 + 1)×(1 + 1)＝ 8。

實(shí)際上由于儀器分辨有限或巧合重疊，造成實(shí)測(cè)峰的數(shù)目小于理論值。

（3）只與n個(gè)環(huán)境相同的氫偶合時(shí)，裂分峰的強(qiáng)度之比近似為二項(xiàng)式(a + b)n展開(kāi)

式的各項(xiàng)系數(shù)之比。這種處理是一種非常近似的處理，只有當(dāng)相互偶合核的化學(xué)位移差值Dn >J時(shí)，才能成立。

（4）在實(shí)測(cè)譜圖中，相互偶合核的二組峰的強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)內(nèi)側(cè)峰偏高。外側(cè)峰偏低。Dn 越小內(nèi)側(cè)峰越高，這種規(guī)律稱(chēng)向心規(guī)則。利

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用向心規(guī)則，可以找出NMR譜中相互偶合的峰。

（5）譜線以化學(xué)位移為中心，左右對(duì)稱(chēng)；相互偶合的質(zhì)子，持有相同的偶合常數(shù)，即裂分線之間的距離相等。

例5

CH3CH2CH2Br

Cl-CH2CH2Cl

Cl-CH2-O-CH3

（五）核磁共振氫譜解析及應(yīng)用1、1H NMR譜解析一般程序

1）識(shí)別干擾峰及活潑氫峰

2）推導(dǎo)可能的基因

有分子式的計(jì)算UN，無(wú)分子式的根據(jù)MS及元素分析求得分子式。

計(jì)算各組峰的質(zhì)子最簡(jiǎn)比:

例如，某化合物分子式C14H14，1HNMR出現(xiàn)兩組峰；積分簡(jiǎn)比為5：2，則質(zhì)子數(shù)目之

比為10：4，表明分子中存在對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。

判斷相互偶合的峰：

判斷自旋系統(tǒng)： 分析1H NMR譜各組峰的d范圍，質(zhì)子數(shù)目及峰形，判斷可能的自旋系統(tǒng)。

識(shí)別特征基團(tuán)的吸收峰：

根據(jù)d值，質(zhì)子數(shù)目及一級(jí)譜裂分峰形可識(shí)別某些特征團(tuán)的吸收峰。

3）確定化合物的結(jié)構(gòu)

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演講稿 工作總結(jié) 調(diào)研報(bào)告 講話(huà)稿 事跡材料 心得體會(huì) 策劃方案、1H NMR譜解析實(shí)例

例 1化合物分子式C10H12O，1H NMR譜見(jiàn)圖3．38，推導(dǎo)其結(jié)構(gòu)。

解：分子式C10H12O，UN＝5，化合物可能含有苯基，C=O或C=C雙鍵；1H NMR譜無(wú)明顯干擾峰；由低場(chǎng)至高場(chǎng)，積分簡(jiǎn)比4：2：3：3，其數(shù)字之和與分子式中氫原子數(shù)目一致，故積分比等于質(zhì)子數(shù)目之比。

d6．5-7．5的多重峰對(duì)稱(chēng)性強(qiáng)，主峰類(lèi)似AB四重峰（4H），為AA'BB'系統(tǒng)；結(jié)合UN ＝ 5可知化合物苯對(duì)位二取代或鄰位二取代結(jié)構(gòu)。其中2H的d<7ppm，表明苯環(huán)與推電子基(-OR)相連。3．75 ppm（s,3H）為CH3O的特征峰，d1．83 ppm（d,2H）,J = 5.5Hz為CH3-CH=;：d 5.5-6.5 ppm（m,2H）為雙取代烯氫(C=CH2或HC=CH)的AB四重峰，其中一個(gè)氫又與CH3鄰位偶合，排除＝CH2基團(tuán)的存在，可知化合物應(yīng)存在：-CH=CH-CH3基。

綜合以上分析，化合物的可能結(jié)構(gòu)為：

此結(jié)構(gòu)式與分子式相符；分子中存在ABX3系統(tǒng)，AB部分由左至右編號(hào)1-8，[1-2] ＝16Hz(反式偶合)為JAB，X3對(duì)A的遠(yuǎn)程偶合譜中未顯示出來(lái)；B被A偶合裂分為雙峰，又受鄰位X3的偶合，理論上應(yīng)裂分為八重峰（兩個(gè)四重峰）。實(shí)際只觀察到6條譜線，由峰形和裂矩分析，第一個(gè)四重峰的1線與A雙蜂的2線重疊，第二個(gè)四重峰的1線與第一個(gè)四重峰的4線重疊。峰與峰間距離與d 1．83CH3的精心收集

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裂矩相等。故化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步確定為：

例2 化合物分子式C11H14O3，1H NMR譜見(jiàn)圖3．39，推導(dǎo)其結(jié)構(gòu)。

解：分子式C11H14O3，UN＝5。圖中附加圖偏移300Hz(5ppm)，d＝5．85 + 5＝10．85，用D2O交換該吸收峰消失，故為活潑氫的共振吸收，由化學(xué)位移值分析該峰可能為COOH或形成分子內(nèi)氫鍵的酚羥基的吸收峰。圖中共有五組峰，由低場(chǎng)至高場(chǎng)積分簡(jiǎn)比為1：4：2：4：3；積分簡(jiǎn)比數(shù)字之和與分子中質(zhì)子數(shù)目相等，故該簡(jiǎn)比等于質(zhì)子數(shù)目之比。

d(ppm)：10·85(s，1H)為COOH，或PhOH(內(nèi)氫鍵)，6．5-8．0(m，4H)為雙取代苯，取代基互為鄰位或間位；4．2(t，2H)為與氧和另一個(gè)CH2相連的CH2基(-OCH2CH2-)；1．5(m，4H)為-CH2CH2-；0．9(t，3H)為與CH2相連的CH3。

綜合以上分析，苯巧上的兩個(gè)取代基可能為：-OH，-COOCH2CH2CH2CH3或-COOH,-OCH2CH2CH2CH3。

苯環(huán)上取代基位置的分析：d7．7〔dd，1H〕[1-3]＝[2-4] “7 Hz，[1-2]＝[3-4] ” 2Hz，表明該氫與鄰位氫偶合，又與間位氫偶合。具有結(jié)構(gòu)(A)。

d7·3（td, 1H）,該氫與兩個(gè)鄰位氫偶合，被裂分為三重峰(J=7 Hz)，又與一個(gè)間位

氫偶合，每條峰又被裂分為雙峰，故化合物具有(B)結(jié)構(gòu)，Ha或

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Hb均可滿(mǎn)足該偶合裂分。

d 6.9(dd，1H)的偶合分析同d7.7氫的偶合分析。d6.7(m，1H)的共振峰，從峰形判斷為六重峰(td)，低場(chǎng)的二重峰與d6.9高場(chǎng)的二重峰重疊，其偶合分析同d7.3氫的偶合分析。(B)結(jié)構(gòu)的偶合分析均可滿(mǎn)足d6.9、6.7的偶合分析。

綜合以上分析，未知物的可能結(jié)構(gòu)為：

（C）

（D）

(C)分子間締合程度因位阻而降低，dCOOH高場(chǎng)位移。(D)形成分子內(nèi)氫鍵dOH低場(chǎng)位移，二者1H NMR相近，難以區(qū)別，需與其它譜配合（如MS，IR）或查閱標(biāo)準(zhǔn)譜圖。實(shí)際結(jié)構(gòu)為(D)，苯環(huán)四個(gè)氫的歸屬可定性分析或利用表3．4的數(shù)值計(jì)算。

例3 圖3．19是化合物C10H10O的1H NMR譜，推導(dǎo)其結(jié)構(gòu)。

解：化合物C10H10O，UN＝6，分子中可能含有苯基，C=C或C=O。圖譜中有三組，由低場(chǎng)至高場(chǎng)積分簡(jiǎn)比為6：1：3，等于質(zhì)子數(shù)目之比。d：2．3 ppm(s，3H)為CH3CO，6-7 ppm(d，lH)J ＝18Hz，為＝CH，且與另一個(gè)烯氫互為反式。根據(jù)向心規(guī)則和(n + 1)規(guī)律，另一個(gè)烯氫的雙峰應(yīng)位于更低場(chǎng)，與7-8 ppm的多重峰重疊。7-8 ppm(m，6H)除1個(gè)烯氫(＝CH)外，5個(gè)氫為苯氫，單取代苯。

綜合以上分析，化合物最可能的結(jié)構(gòu)為：

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根據(jù)取代烯烴d的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，Ha位于高場(chǎng)6．37 ppm(實(shí)測(cè)：6．67 ppm)、Hb位于低場(chǎng)7．61 ppm(實(shí)測(cè)：7．44 ppm)。

3、芳環(huán)及雜芳環(huán)上芳?xì)涞呐己?/p>

芳環(huán)及雜芳環(huán)上氫的偶合參照表3．6。取代苯J。＝6-9 Hz(鄰位偶合)，Jm＝1-3 Hz(間位偶合)，Jp ＝ 0-1 Hz(對(duì)位偶合)。Jp 常因儀器分辨不夠而表現(xiàn)不出來(lái)。取代苯由于J。、Jm、Jp 的存在而產(chǎn)生復(fù)雜的多重峰(見(jiàn)圖3．20)。

應(yīng)用舉例：化合物分子式C11H12O5，IR分析表明分子中有OH，COOR,無(wú)COOH存在,1H NMR譜見(jiàn)圖3．20，9.0-11．2 ppm的吸收峰(2H)可重水交換，推導(dǎo)其結(jié)構(gòu)。

解：C11H12O5，UN＝6，可能含有苯基，C＝C或C＝O。由d：6．6-7．3 ppm的

多重峰(3H)判斷分子中有苯基存在、且為三取代苯。3．65 ppm(s，3H)為CH3O，3．3 ppm(t，2H)及2.7 ppm(t，2H)為-CH2-CH2-，且與C＝O或苯基相連。9．0 及11．2 ppm(2H)可重水交換，結(jié)合IR信息判斷為酚經(jīng)基(可能有分子內(nèi)、分子間

兩種形式的氫鍵存在)。以上分析推導(dǎo)的基團(tuán)與分子式相比較，還有2個(gè)C=O，只可

能是-COCH2CH2COOCH3(因三取代苯，除兩個(gè)酚羥基外，還有一個(gè)取代基)。

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取代基的相對(duì)位置由苯環(huán)氫的偶合情況來(lái)判斷。d：7.2 ppm(d, 1H), J = 2

Hz, 表明該氫只與一個(gè)間位氫偶合，兩個(gè)鄰位由取代基占有。7.0 ppm(dd, 1H), J = 6 Hz、2Hz, 表明該氫與一個(gè)鄰位氫及一個(gè)間位氫偶合。6．8 ppm(d, 1H), J = 6 Hz，表明該氫只與一個(gè)鄰位氫偶合。綜合以上分析，苯環(huán)上取代基的相對(duì)

位置為(A)，根據(jù)苯氫d值的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算值，判斷化合物的結(jié)構(gòu)為(B)。

4、核磁共振譜：產(chǎn)生原理,基本概念:屏蔽效應(yīng)、化學(xué)位移、自旋偶合、裂分，磁 等同、磁不同等

5、質(zhì)譜：質(zhì)譜產(chǎn)生原理，表示方法，質(zhì)譜與有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系

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