tqanalyst软件中文教程Word格式.docx

1、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Performance Index（性能指数）的计算方法，以及控制是否显示图例。其中Performance Index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： 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。TQ Analyst帮助功能和帮助信息 1 Help菜单：类别信息TQ Analyst Help Topi

2、cs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TQ Analyst Tour快速演示快速演示TQ Analyst的主要功能Example Methods实例演示TQ定量方法、分类方法、光谱测量简单实例演示Technical Support技术支持如何获得Nicolet公司的技术支持About TQ Analyst关于TQ显示当前TQ Analyst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

3、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。4使用How To按钮获得帮助指南How To按钮出现在下面三个窗口中，在这些窗口中，按How To按钮即可获得对应的帮助信息： Description窗口界面： 光谱区域编辑窗口： 修正方法编辑窗口：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

4、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Suggest Analysis Type推荐分析类型，定性或定量方法，与分析目的有关Pathlength窗口*Suggest Pathlength Type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*Assess Feasibility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

5、口*Suggest Standards推荐需要准备的标准样品的化学组成分布Evaluate Standards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Suggest Regions为分析方法选择适当的光谱范围；使用Edit Regions可以进行详细设置。Others窗口Suggest Factors为主成分回归（PCR）或偏最小二乘（PLS）方法选择最佳主成分数（Principal Components）或因子数（Factors）；使用Edit Factors按钮可以查看或编辑主因子数。Corrections窗口Suggest Corrections判断修

6、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Edit Corrections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Suggest Regions向导进行光谱范围的选择，在Regions窗口中点击Suggest Regions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

7、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。TQ Analyst窗口介绍窗口标签头活性按钮参数1 菜单栏 TQ Analyst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

8、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。TQ Analyst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。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（

9、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：TQ Analyst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

10、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Open Spectrum项打开光谱，即可出现光谱显示窗口：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 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： 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

11、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Display Setup选项，弹出如下窗口： 如果我们选中Show grid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TQ Analyst提供的定量分析算法有：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）各种算法的基本原理参见相关的书籍和随机所带的TQ

12、 Analyst用户手册（TQ Analyst Users Guide）。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（Pathlength Type） 定义待测组分（Components） 进行可行性测试（Feasibility Test） 采集标准样品（Standards）光谱 光谱预处理（Spectra Processing） 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（Correc

13、tion）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absor

14、bance（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TQ Analyst软件的File菜单中选择New Method 从TQ Analyst软件的File菜单中选择Save Method As 在对话框中输入文件名，选择保存路径 选择OK。4. 给模型定义一个名称在Description中的Method Title栏中给模型的定义一个名称：在Method Description栏中可以输入对模型的详细描述；在Developers Name栏中还可以输入您的

15、名字。5. 选择一种建模算法TQ Analyst提供了的定量校正算法包含了最简单的比尔定律、经典的最小二乘法（CLS）、逐步多元线性回归法（SMLR）、近红外定量最常用的偏最小二乘法（PLS）和主成分回归法（PCR）。每一种方法均有各自的优点和缺点。对于组成复杂的天然产物如中药、烟草和粮食等通常可以使用PLS。各种方法的特点可以使用TQ的Explain按钮获得帮助信息。6. 选择光程类型（Pathlength Type）在Pathlength窗口中可以对光程类型进行设置。样品光谱测定时的光程或样品厚度对于定量分析非常重要，因为它和样品中的组分含量一样影响吸收强度。TQ的Pathlength窗口

16、提供了多种方法可以用于对光程进行定义或校正处理。各种选项的特点和功能可以使用TQ的Explain按钮获得详细的帮助信息光程类型选项的选择通常也是取决于采样技术，例如使用比色皿或固定光程的样品池进行液体样品光谱采集时，光程一般为恒定（Constant）或已知（Known）；而在进行粉末样品NIR漫反射光谱采集时，由于样品颗粒尺寸、均匀性等的影响，光程无法保持恒定，此时需要使用多元信号修正（MSC）或标准正则变换（SNV）来对光谱进行处理，以消除这些因素的干扰。7. 定义待测组分下一步是定义待测组分，在Component窗口中按要求输入待测组分的名称、缩写、单位、小数点尾数即可。浓度范围（Anal

17、ysis Low、Analysis High）可以根据实际样品的分布输入，一般下限（Analysis Low）设为实际样品最低值的95%，上限设为实际样品最高值的105%。如果不输入，在模型计算时，TQ会根据标准样品的含量分布自动计算出来。 在设定了浓度范围后，如果样品的分析结果超过了此处设定的范围，则可以在报告中给出警告信息。 另外，定量分析模型的性能指数（Performance Index）也与此处设定的浓度范围有关。在Component窗口中，还可以通过选择Forces concentration values in Quantity result to sum to a constan

18、t选项使各组分含量总和自动为常数。8. 进行可行性测试（Feasibility test）在设定好了待测组分的信息后，可以进行可行性测试以检查所使用的方法能否成功的进行定量分析。其原理是通过分别采集两个标准样品（其组分含量不能相同，但需要在所设定的浓度范围内，可以不需要知道其准确的含量值）的光谱，每个样品需要进行三次重复采集，TQ会比较这两个样品三次重复实验得到的光谱并进行统计分析，以检查光谱中是否包含足够的可以与样品中组分含量相关的信息。在TQ中，是通过使用Component窗口中的Assess Feasibility按钮来进行可行性测试的。点击此窗口后，会弹出相应的对话框，按照其提示信息，

19、TQ会指导您一步步完成可行性测试的实验，并给出相应的结果。如果可行性测试结果显示光谱中没有包含足够的信息，则可能是由于所使用的光谱采集方式不正确或样品不均匀导致光谱重现性较差或信噪比较差所致，此时我们需要尝试其它的采样技术和改变实验参数。9. 采集标准样品光谱标准样品的设定在Standards窗口中进行。（1）标准样品的准备所谓标准样品（Standards），是指为建立定量分析模型收集的具有足够代表性、并且已知化学成分含量的样品。标准样品的光谱采集在OMNIC或RESULT软件中进行，其各项参数的设置见后续章节。TQ中Standards的作用有三种类型： Calibration Standar

20、ds用于计算定量模型，TQ根据其光谱信息与其对应的各组分已知含量值建立起定量模型； Validation Standards用于验证定量模型，不参与定量模型的计算，其作用相当于已知组分含量的“未知样品”，TQ会用Calibration Standards建立的定量模型预测Validation Standards中各组分的含量，并与已知值进行比较，计算性能指数（Performance Index和RMSEP）； Correction Standards用于修正定量模型，此节不进行讨论。标准样品的收集和准备非常重要。一般来讲，标准样品中的各种成分的含量范围和其它性质必须涵盖所有可能遇到的样品中各组

21、分的含量范围，各种组分的含量之间要避免共线性现象（指两种组分含量间呈线性变化），且要尽可能分布均匀。标准样品的收集和准备可以根据自己的经验进行，对于天然产物等组成复杂、无法控制其中各组分含量的样品，只能通过收集足够多的样品以尽量涵盖实际分析中可能遇到的各种类型。TQ中Suggest Standards向导提供了一个很好的辅助实验设计的功能。对于组成相对简单的化学品，可以使用TQ软件中的Suggest Standards向导进行设计，点击Suggest Standards按钮，会得到一个对应的对话框，按照TQ的提示信息逐步进行，即可以得到TQ建议的标准样品的分布。然后按其推荐的分布进行配置标准样

22、品，并采集其光谱，当然实际配置的样品中各组分的含量不一定和Suggest Standards向导推荐的含量分布完全一致，此时只需按实际含量输入到对应的样品含量表格中即可。如果使用一次Suggest Standards向导推荐的样品不够多，可以重复使用Suggest Standards向导，直至得到足够多的标准样品。标准样品一旦准备好后，可以使用Evaluate Standards向导进行评估；使用高级诊断菜单中的Select Standards项选择校正（Calibration）或验证（Validation）。当然，这些工作也均可以手动完成。（2）标准样品光谱的导入将鼠标光标移到Standar

23、ds表格中的最下面的一行空白行（如果是新建模型，第一行就是空白行），在点击Open Standards按钮，弹出打开文件对话框，找到对应的光谱文件的路径和选中对应的光谱文件，可以成批选择，也可以逐个选择，OK即可。然后输入对应的样品的组分含量。注意，如果不是第一次导入光谱，而是向已有的模型中添加新的光谱，可能会出现警告信息，显示新添加的光谱的参数与模型中已有的光谱参数不一致，此时，需要我们慎重考虑新添加的样品能否作为标准样品，或者是否需要重新采集其光谱。（3）设置标准样品的Usage信息前面已经介绍过TQ中的标准样品可以有三个作用，分别是Calibration、Validation和Corre

24、ction，可以手动选择，也可以使用高级诊断菜单中的Select Standards项自动选择。如果某个样品有错误，或者不愿意使用它，还可以将其设为Ignore（忽略），当然也可以从Edit菜单中直接将其删除（Delete Row）。（4）其它按钮功能View Standards按钮查看光谱，方法是在Select栏选中需要查看的样品，可以多选，如果直接点击表头Select，则全选，再按View Standards按钮，则会弹出光谱图窗口。Sort Standards按钮排序，方法类似于Excel。（5）其它选项作用 如下所示：10. 光谱预处理光谱预处理在NIR光谱分析中通常有效和必要的。前面

25、第6步的Pathlength窗口中，通过选择光程类型，实际上是对由于光程的不一致造成对光谱的影响进行了相应的处理，以减少这种影响，更利于建模时有用信息的提取，如漫反射时通常使用MSC或SNV方法。在TQ的Spectra窗口中还可对光谱进行导数、滤噪和基线校正等预处理，如下。近红外光谱测量过程中，经常出现光谱偏移或飘移。导数处理是净化谱图较常用的方法，可根据需要进行一阶或二阶微分处理。导数处理既可以消除基线偏移，还可以起到一定的放大和分离重叠信息的作用，如下图。但需要注意的是，在对光谱数据作微分处理时，由于噪声信号也被放大，因此通常在微分之前需要对光谱数据作平滑处理。平滑的作用是提高信噪比，减小

26、随机噪音，如下图，从而也可以提高模型的稳健性。TQ中有两种平滑方法可供使用，一种是经典的Savitzky-Golay滤波，它是一种多项式滤波方法；一种是Norris Derivative滤波，它只能用于一阶或二阶导数光谱，是红外光谱分析中一种很好的滤波方法。另外，TQ中还包含有多种基线校正方法，在通常的近红外分析中，如果使用了一阶导数或二阶导数，则较少使用这些基线校正。分段线性校正样条校正11. 选择光谱范围光谱范围的选择在NIR定量分析模型的建立中是最难的一步。至今为止，化学计量学领域还没有一个完美的算法来选择最佳的光谱范围。但TQ中包含了许多这方面专家知识，为我们选择有效光谱范围提供了有用

27、的依据。在实际工作中，用户的经验和对所分析对象样品化学知识的了解对光谱范围的选择还是很有用。光谱范围的选择在Regions窗口中进行。需要注意的是，Regions窗口中的内容与第一步所选择的方法有关，这里仅以PLS方法为例，说明如下：（1） 首先，如果按前面的步骤完成了方法选择、组分名称的定义、标准样品光谱和化学数据的导入，则可以使用Suggest向导让TQ来自动帮助选择光谱范围。在Regions窗口中点击Suggest按钮，会弹出对应的对话框，按提示逐步完成即可。如果是新建模型第一次点击Region窗口，TQ则会自动执行光谱范围的自动选择。（2） 光谱范围选择窗口：点击Edit Regions按钮，会弹出以下窗口。（3） 在该窗口中，可以以交互式的方式选择光谱范围。该窗口中同样包含Suggest按钮，可以随时使用该向导，也包含How To按钮以随时获得帮助信息。可以通过Add或Delete按钮添加或删除一段光谱范围。工具栏介绍：功能与光谱显示窗口中的该工具一样，见本章第一节。光谱区域选择工具，按下此工具，可以在光谱显示区域内拖动鼠标以选择光谱区间，此时在下面的Region表格中会对应的出现所选择的区域的数值范围。默认状态下，该按钮为按下状态，此时光谱显示区域显示三条光谱，分别为最高的、中间的和最低的三条光