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

產品名稱：ERASPEC中紅外汽油分析儀 產地：奧地利原裝進口

1．技術指標

用途 測試汽油的辛烷值，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（詳見產品說明書）。

測量方法及原理 不同的物質由于化學組成不同，存在不同的化學鍵，不同的化學鍵在紅外區域都有或強或弱的吸收峰，在中紅外指紋區，不同的物質對應的吸收峰都是不同的，即可以根據吸收峰出現的位置判斷是何種物質。而且吸收峰的大小與物質的含量有著正向相關性，當含量在一定范圍內，此相關性可以用簡單的化學方程進行表達，即可以通過吸收峰的大小計算對應物質的化學含量。相應標準為ASTM D6277,ASTM D5845及國內石化行業標準SHT0797氮甲基苯胺根據以上原理在波數為748cm-1處有強烈吸收，可根據吸收峰大小算出氮甲基苯胺的含量，精度為0.1%，重復性為0.1%。甲縮醛的強烈吸收峰為1143cm-1和1048cm-1，同理可算出含量。精度為0.1%，重復性為0.1%。

波長范圍 2500-25000nm 測量時間 1min /每個樣品

樣品量 10ml/每次

測量單位 體積百分比，重量百分比

密度測量 ±0.0001g/cm3，內置安東帕獨立密度計。

熱機時間 小于5秒，無需額外熱機，超聲波馬達驅動，開機可測試。

標定時間 小于5秒，參比和樣品池自行切換，實時采集背景參比，無需額外試劑標定。

測試過程 儀器自動進樣，自動樣品分析，自動結果大屏幕顯示。

顯示屏 超大6.5寸彩色觸摸屏，可快速輸入和編輯。

數據處理 可連接打印機打印測試結果，可使用U盤下載測試結果，可連接電腦進行譜線處理。

結果存儲 可存儲大于6000組測試結果方便用戶查看。

譜線處理 退卷積分和激光定標技術，消除基線漂移和零點漂移對實驗結果的影響。

操作語言 中文，英文，法文，德文等。

接口 4個USB接口口，1個以太網，1個RS232和LIMS通訊接口。

電源 85-264V AC，47-63Hz 功率 70W 現場作業 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ERASPEC中紅外汽油分析儀的詳細信息，由杰韋弗(中國)西安分公司自行提供，如果您對供應ERASPEC中紅外汽油分析儀的信息有什么疑問，請與該公司進行進一步聯系，獲取供應ERASPEC中紅外汽油分析儀的更多信息。

分子的振動能量比轉動能量大，當發生振動能級躍遷時，不可避免地伴隨有轉動能級的躍遷，所以無法測量純粹的振動光譜，而只能得到 分子的振動-轉動光譜，這種光譜稱為紅外吸收光譜。

紅外吸收光譜也是一種分子吸收光譜。

當樣品受到頻率連續變化的紅外光照射時，分子吸收了某些頻率的輻射，并由其振動或轉動運動引起偶極矩的凈變化，產生分子振動和轉動能級從基態到激發態的躍遷,使相應于這些吸收區域的透射光強度減弱。記錄紅外光的百分透射比與波數或波長關系曲線，就得到紅外光譜.前段時間參加了2009年BCEIA，其它報告會上有兩個報告是關于近紅外檢測的應用，而在平時，可能大家對中紅外了解得相對多些。按照光譜波長，大致將0.76－2.5um分為近紅外，2.5－25um分為中紅外，25－1000um分為遠紅外。其中，中紅外主要應用于物質的定量和定性檢測方面，而更偏重于未知物的鑒別或輔助其它方法進行未知化合的結構鑒定等定性檢測，但對近紅外呢？

希望大家根據在平時的積累和工作中實際應用，從原理、方法、應用范圍以及儀器的使用等多方面談談對近紅外、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別2011-11-03 中國化工儀器網

點擊：11

3近紅外光(NIR)是介于可見區和中紅外區間的電磁波，不同文獻中對其波長范圍的劃分不盡相同，美國試驗和材料協會(ASTM)規定為700nm至2500nm。NIR常被化分為短波近紅外(SW-NIR)和長波近紅外(LW-NIR),其波段范圍分別為700—1100nm和1100—2500nm。

1800年，Herschel首次發現了NIR光譜區;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器，其波長范圍能延伸至3000nm，能用于定量分析，但，由于NIR消光系數低和譜帶寬而解析困難，該技術并沒有獲得廣泛應用。60年代，KarlNorris使用漫反射技術對麥子水分、蛋白和脂肪含量進行研究，發現NIR光譜用于常規分析的實用價值。隨計算機發展和化學計量學(Chemometrics)誕生，NIR和化學計量學結合產生了現代NIR光譜學。NIR最先應用于農業領域。80年代，光譜儀器制作和計算機技術水平有了大的提高，NIR被廣泛應用于在工業和其它領域。近幾屆匹司堡分析儀器會議上，NIR已成為紅外光譜分析報道的熱點。NIR在線分析應用給石化工業帶來了巨大經濟效益，更是引人注目。

根據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)、遠紅外(30μm到1000μm)。

主要區別是波長不同，應用領域不同。

紅外吸收光譜法是定性鑒定化合物及其結構的重要方法之一,在生物學、化學和環境科學等研究領域發揮著重要作用。無論樣品是固體、液體和氣體，純物質還是混合物，有機物還是無機物，都可以進行紅外分析。紅外光譜法廣泛應用于高分子材料、礦物、食品、環境、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到之處。

(NIR)分析技術是近年來分析化學領域迅猛發展的高新分析技術，越來越引起國內外分析專家的注目，在分析化學領域被譽為分析“巨人”，它的出現可以說帶來了又一次分析技術的革命。

近紅外區域按ASTM定義是指波長在780～2526nm范圍內的電磁波，是人們最早發現的非可見光區域。由于物質在該譜區的倍頻和合頻吸收信號弱，譜帶重疊，解析復雜，受當時的技術水平限制，近紅外光譜“沉睡”了近一個半世紀。直到20世紀50年代，隨著商品化儀器的出現及Norris等人所做的大量工作，使得近紅外光譜技術曾經在農副產品分析中得到廣泛應用。到60年代中后期，隨著各種新的分析技術的出現，加之經典近紅外光譜分析技術暴露出的靈敏度低、抗干擾性差的弱點，使人們淡漠了該技術在分析測試中的應用，從此，近紅外光譜進入了一個沉默的時期。80年代后期，隨著計算機技術的迅速發展，帶動了分析儀器的數字化和化學計量學的發展，通過化學計量學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樣技術上所獨有的特點，使人們重新認識了近紅外光譜的價值，近紅外光譜在各領域中的應用研究陸續展開。進入90年代，近紅外光譜在工業領域中的應用全面展開，有關近紅外光譜的研究及應用文獻幾乎呈指數增長，成為發展最快、最引人注目的一門獨立的分析技術。由于近紅外光在常規光纖中具有良好的傳輸特性，使近紅外光譜在在線分析領域也得到了很好的應用，并取得良好的社會效益和經濟效益，從此近紅外光譜技術進入一個快速發展的新時期。

我國對近紅外光譜技術的研究及應用起步較晚，除一些專業分析工作人員以外，近紅外光譜分析技術還鮮為人知。但1995年以來已受到了多方面的關注，并在儀器的研制、軟件開發、基礎研究和應用等方面取得了較為可喜的成果。但是目前國內能夠提供整套近紅外光譜分析技術(近紅外光譜分析儀器、化學計量學軟件、應用模型)的公司仍是寥寥無幾。隨著中國加入WTO及經濟全球化的浪潮，國外許多大型分析儀器生產商紛紛登陸中國，想在第一時間占領中國的近紅外光譜分析儀器市場。由此也可以看出近紅外光譜分析技術在分析界炙手可熱的發展趨勢。在不久的未來，近紅外光譜分析技術在分析界必將為更多的人所認識和接受。

現代近紅外光譜分析是將光譜測量技術、計算機技術、化學計量學技術與基礎測試技術的有機結合。是將近紅外光譜所反映的樣品基團、組成或物態信息與用標準或認可的參比方法測得的組成或性質數據采用化學計量學技術建立校正模型，然后通過對未知樣品光譜的測定和建立的校正模型來快速預測其組成或性質的一種分析方法。

與常規分析技術不同，近紅外光譜是一種間接分析技術，必須通過建立校正模型(標定模型)來實現對未知樣品的定性或定量分析。具體的分析過程主要包括以下幾個步驟：一是選擇有代表性的樣品并測量其近紅外光譜；二是采用標準或認可的參考方法測定所關心的組分或性質數據；三是將測量的光譜和基礎數據，用適當的化學計量方法建立校正模型；四是未知樣品組分或性質的測定。由近紅外光譜分析技術的工作過程可見，現代近紅外光譜分析技術包括了近紅外光譜儀、化學計量學軟件和應用模型三部分。三者的有機結合才能滿足快速分析的技術要求，是缺一不可的。

與傳統分析技術相比，近紅外光譜分析技術具有諸多優點，它能在幾分鐘內，僅通過對被測樣品完成一次近紅外光譜的采集測量，即可完成其多項性能指標的測定(最多可達十余項指標)。光譜測量時不需要對分析樣品進行前處理；分析過程中不消耗其它材料或破壞樣品；分析重現性好、成本低。對于經常的質量監控是十分經濟且快速的，但對于偶然做一兩次的分析或分散性樣品的分析則不太適用。因為建立近紅外光譜方法之前必須投入一定的人力、物力和財力才能得到一個準確的校正模型。

近紅外光譜主要是反映C-H、O-H、N-H、S-H等化學鍵的信息，因此分析范圍幾乎可覆蓋所有的有機化合物和混合物。加之其獨有的諸多優點，決定了它應用領域的廣闊，使其在國民經濟發展的許多行業中都能發揮積極作用，并逐漸扮演著不可或缺的角色。主要的應用領域包括：石油及石油化工、基本有機化工、精細化工、冶金、生命科學、制藥、醫學臨床、農業、食品、飲料、煙草、紡織、造紙、化妝品、質量監督、環境保護、高校及科研院所等。在石化領域可測定油品的辛烷值、族組成、十六烷值、閃點、冰點、凝固點、餾程、MTBE含量等；在農業領域可以測定谷物的蛋白質、糖、脂肪、纖維、水分含量等；在醫藥領域可以測定藥品中有效成分，組成和含量；亦可進行樣品的種類鑒別，如酒類和香水的真假辨別，環保廢棄物的分檢等。

相信隨著科學技術的不斷發展，近紅外光譜分析技術這一先進的技術必將得到廣泛的認同和應用。

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第二篇：紅外測距總結報告

紅外測距電路總結報告

學 院：機電工程學院班 級：學 號：姓 名：劉豐源

11電氣1班 1100103139 摘要

本次實驗是設計一個紅外測距電路，它由軟件和硬件兩部分組成。軟件部分包括信號產生、AD接收、數據處理、液晶顯示；硬件部分包括發射模塊和接收模塊。此電路可以測較短的距離，精度在0~5mm之間。

關鍵詞

STC8051單片機；紅外測距；

一、方案設計

1、發射模塊

采用用單片機產生一個1khz的信號經紅外發射管發射這樣設計既簡單又方便，電路也更加簡單。

2、接收模塊 放大電路：

采用5v電源供電，利用lm358芯片進行單電源放大。由于放大倍數在20到40倍之間，經過一級放大即可。

濾波電路：

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

峰值檢波電路：

根據要求的精度為5mm，最簡單的峰值檢波電路即可勝任，出于節約成本的考慮，決定不用帶運放的高精度檢波電路，假如還要進一步提升測量精度，就需要選用更好的峰值檢波電路。

AD轉換電路：

AD轉換選用0809芯片，它是并行傳輸的，占用的IO口太多，但是軟件編寫非常簡單。

單片機控制電路：

AD轉換的數字信號傳入單片機，通過軟件自動求出所測的距離，顯示正確的距離。

二、電路分析

1.發射模塊

由8051的定時器產生一個1khz的方波，用一個三極管驅動，將信號加載到紅外發射管上。2.接收模塊電路設計

因為紅外接收管接收到的信號只有一百毫伏左右，而且還有很多干擾，需要先放大再帶通濾波，單片機只能接受數字信號，所以還需要通過峰值檢波輸出一個直流電壓，經TLC1543芯片轉換成數字信號輸入單片機進行處理。

考慮到題目測量范圍和接收到的信號大小，選取放大倍數為40倍左右，倍數太大回出現波形失真，使測量的最短距離變小，倍數太小信號強度不夠，則能測量的最遠距離會變小，放大倍數B=R4/R3=40； 關于有源二階帶通濾波器的設計：

令C=C3=C4，則req=R5//R6=(R5*R6)/(R5+R6)品質因數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，品質因數Q=10，則令C=C3=C4=50nf，可以得到電阻值為R5=16K,R6=160，R7=64K;關于峰值檢波電路的設計：

考慮到電容值越大檢波效果越好，但是放電速度越慢，經過測試，選取了20uf的電容和100k的電阻以及1n4148構成最簡單的峰值檢波電路。

電路圖及元件參數如下：

3.單片機控制模塊

接收模塊處理好的數據傳入單片機，程序自動計算出此時的距離，再在1602液晶上顯示。

三、軟件分析

軟件由4部分組成，信號產生模塊、AD接收模塊、數據處理模塊和LCD顯示模塊，利用單片機的定時器0可以持續不斷的產生1khz信號并輸出，由于輸出信號是穩定的，而接收管接收到的信號隨著障礙物距離的變遠而變小，所以我們可以通過檢測信號的強弱來判斷距離，我采用提前把正確的距離和信號強弱的關系先測量好，建成一張信號距離表,然后利用exelc將得到的數據匯成一條曲線，得到一個函數關系式，在程序中插入這個關系式，單片機得到一個信號，程序就會算出相應的距離，這樣既簡單又方便。處理好的數據直接傳送到1602液晶屏顯示即可。

四、調試和測試

調試中所用到的儀器設備主要有：有示波器，函數信號發生儀，穩壓電源。數字萬用表。調試過程如下：

首先調試發射部分，直接用示波器測量單片機輸出的信號，為1khz；

再調試接收部分的放大模塊：先用函數發生儀模擬一個接收信號，把放大電路和濾波電路斷開，測量358芯片的1腳，輸入信號為1khz，100mv的正弦信號，用示波器測量1腳為1khz，2.8v的正弦信號，放大倍數為28倍，由于有信號衰減，放大部分正常；

接下來調試帶通濾波：把放大電路和濾波電路連好，輸入函數發生儀產生的模擬信號，測量358芯片的7腳，得到一個穩定的正弦波，通過調節輸入信號的頻率，測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，再加上計算出來的電阻值沒有剛好合適的，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上分別并聯了一個相同容量的電容，再次測量中心頻率變為880hz，截止頻率400hz，這次濾波器可以滿足要求了。然后接著測量整個電路的輸出端，示波器打到直流檔，調節信號強弱，發現檢波電路工作良好。

最后我修改程序將輸出信號改為880hz，接入紅外發射和接收管，直接進行最終的整合調試，解決一些電路連接上的問題后，將電壓再液晶上顯示出來，用米尺畫出一張標準距離圖，測量出電壓和距離之間的關系并做成表，最終填入程序中，再驗證距離和長度的關系是否正確。整個紅外測距電路到此結束。

五、心得總結

該電路設計簡單，精度為5mm，但還可以進一步提高。雖然測量距離和超聲波比起來短很多，但是精度高，適合短距離的高精度測量。但是當測量距離從近到遠變化時，距離測量變化的靈敏度比較低。需要一個更好的峰值檢波電路才能提高響應速度。

六、參考文獻和資料

1.郭天祥編著《新概念51單片機c語言教程—入門、提高、開發、擴展全攻略》 2.TLC1543編程實例——百度文庫 3.《運算放大器電路設計手冊》

4.《有源帶通濾波器的設計和計算》 5.《單片機C語言程序設計》

第三篇：紅外測距儀總結報告

紅外測距儀總結報告

一、摘要：

本次設計任務是設計一個紅外測距電路，它由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括發射模塊和接收模塊，先由stc8051單片機產生一個1khz的信號，經紅外發射管發射，碰到障礙物后返回，接收管接收到信號通過放大、濾波、峰值檢波、AD轉換后傳回單片機，單片機即可通過判斷接收電壓的大小來確定距離。軟件部分包括信號產生、AD接收、數據處理、液晶顯示。

關鍵詞： STC8051 紅外測距

二、電路總體方案：

1、發射部分： 用單片機產生一個1khz的信號經紅外發射管發射。因為用單片機產生信號方便控制盒調節，電路也更加簡單。

2、接收部分： 采用±5v雙電源供電，利用LM358芯片進行雙電源放大，因放大倍數在20至40倍之間即可，所以只需經過一級放大。

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

峰值檢波部分：

根據要求的精度為5mm，最簡單的峰值檢波電路即可勝任，出于節約成本的考慮，決定不用帶運放的高精度檢波電路，假如還要進一步提升測量精度，就需要選用更好的峰值檢波電路。

AD轉換部分： 由于所買單片機缺少AD轉換模塊，另購帶PCF8591芯片的AD轉換模塊外接到單片機與電路板之間來實現AD轉換。簡化了軟件編程中繁雜的IO口編程。

單片機控制部分： AD轉換的數字信號傳入單片機，通過軟件采用查表發進行處理，得出正確的距離。

三、硬件設計：

1.紅外發射管電路設計：

1.1 紅外發射管原理

由STC8051的定時器產生一個1KHZ的方波，用

一個三極管驅動，將信號傳送到紅外發射管上。

1.2 紅外發射管外圍電路和元件參數設計

注：通過R3的調節改變測量范圍。

1.3紅外接收管電路設計：

紅外接收管接受的信號只有一百毫伏左右，而

且還有很多干擾，需要先放大在帶通濾波，單片機只能接受信號，所以

還需要通過峰值檢波輸出一個直流電壓，經pcf8591 芯片轉換成數字信

號輸入單片機進行處理。

2.放大器的設計

2.1放大器的工作原理：

考慮到題目測量范圍和接收到的信號大小，選取放大倍數為30倍左右，倍數太大會出現波形失真，是測量范圍的最短距離變小，倍數太小信號強度不夠，則能測量的最遠距離會變小，放大倍數：

B=Rf / Rb =30；

3.關于有源二階帶通濾波器的設計：

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

品質因素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.關于峰值檢波電路的設計：

考慮到電容值越大檢波效果越好，但是放電速度越慢，經過測試，選取了200uf的電容和100k的電阻以及LM358構成最簡單的峰值檢波電路。

5.電路圖如下：

注： 1.R4的電阻大小可改變測量精度；

2.整流電路中R8的大小決定最后測量結果精度；

3.前兩個放大器用TL082，后一個選用LM358；

四． 程序設計:

軟件由4個部分組成，信號產生模塊，AD接受模塊，數據處理模塊和LCD顯示模塊，利用單片機的定時器0可以持續不斷的產生1khz信號并輸出，由于輸出信號時穩定的，而接收管接收的信號時隨著障礙物距離的變遠而變小，所以我們可以通過檢測信號的強弱來判斷距離，但是接收的信號并不是完全是線性變化，采用一個或者幾個固定的公式并不能得出準確的距離，所以采用提前把正確的距離和信號強弱的關系先測量好，建成一張信號距離表，這樣測量時就可以查表快速得出距離。精度也方便控制。處理好的數據直接傳送到1502液晶屏顯示即可。

流程圖如下：

五．測試方案：

本次測試所用到的儀器設備主要有： 示波器，函數信號發生儀，穩壓電源，數字萬用表。

調試過程如下：

調試發射部分，直接用示波器測量單片機輸出的信號，為1khz；

調試接收部分的放大模塊：先用函數信號發生儀模擬一個接收信號，把放大電路和濾波電路斷開，測量TL082芯片的1腳，輸入信號為1khz，1 00mv的正弦信號，用示波器測量1腳為1khz，2.9v的正弦信號，放大倍

數為29倍，由于有信號的衰減，放大部分正常；

調試帶通濾波： 把放大電路和濾波電路連好，輸入函數發生儀產生的 模擬信號，測量TL082芯片的7腳，得到一個穩定的正弦波，通過調節輸入信號的頻率，測得帶通濾波器的中心頻率為1khz，滿足要求。然后接著測量整個電路的輸出端，示波器打到直流檔，調節信號強弱，發現檢波電路工作良好。

最后，接入紅外發射管與接收管，直接進行最終整調試，適當改變了R3與R4的電阻大小，再將電壓在液晶上顯示出來，用米尺畫出一張標準的距離圖，測量距離圖上每隔5mm所對應的電壓記錄并做成表格最終填入程序中，并多次驗證距離和長度的關系是否正確。并做多次修正。

六、參考文獻和資料:

1.《新概念51單片機c語言教程——入門、提高、開發、擴展全攻略》

——郭天祥著

2.《運算放大器電路設計手冊》

3.《電路與模擬電子技術》

—— 殷祥瑞

4.pcf8591中文資料——百度文庫

5.pcf8591編程實例——百度文庫

第四篇：紅外波長記憶

外可分遠中近，中紅特征指紋區，1300來分界，注意橫軸劃分異。

看圖要知紅外儀，弄清物態液固氣。

樣品來源制樣法，物化性能多聯系。

識圖先學飽和烴，三千以下看峰形。2960、2870是甲基，2930、2850亞甲峰。

1470碳氫彎，1380甲基顯。

二個甲基同一碳，1380分二半。面內搖擺720，長鏈亞甲亦可辨。

烯氫伸展過三千，排除倍頻和鹵烷。

末端烯烴此峰強，只有一氫不明顯。

化合物，又鍵偏，～1650會出現。

烯氫面外易變形，1000以下有強峰。

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，取代方式區分明。900～650，面外彎曲定芳氫。（一取代）五氫吸收有兩峰，700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，二個吸收要看準，1050對稱峰，1250反對稱。苯環若有甲氧基，碳氫伸展2820。次甲基二氧連苯環，930處有強峰，環氧乙烷有三峰，1260環振動，九百上下反對稱，八百左右最特征?？s醛酮，特殊醚，1110非縮酮。酸酐也有C－O鍵，開鏈環酐有區別，開鏈強寬一千一，環酐移至1250。

羰基伸展1700，醛基2720。吸電效應波數高，共軛則向低頻移。張力促使振動快，環外雙鍵可類比。

2500到3300，羧酸氫鍵峰形寬，920，鈍峰顯，羧基可定二聚酸、酸酐千八來偶合，雙峰60嚴相隔，鏈狀酸酐高頻強，環狀酸酐高頻弱。

羧酸鹽，偶合生，羰基伸縮出雙峰，1600反對稱，1400對稱峰。

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有強峰； N－H變形酰胺II，1600分伯仲。伯胺頻高易重疊，仲酰固態1550； C-N伸展酰胺III，1400強峰顯。

胺尖常有干擾見，N－H伸展三千三，叔胺無峰仲胺單，伯胺雙峰小而尖。1600碳氫彎，芳香仲胺1500偏。八百左右面內搖，確定最好變成鹽。伸展彎曲互靠近，伯胺鹽三千強峰寬，仲胺鹽、叔胺鹽，2700上下可分辨，亞胺鹽，更可憐，2000左右才可見。

硝基伸縮吸收大，相連基團可弄清。1350、1500，分為對稱反對稱。

氨基酸，成內鹽，3100～2100峰形寬。1600、1400酸根展，1630、1510碳氫彎。鹽酸鹽，羧基顯，鈉鹽蛋白三千三。

礦物組成雜而亂，振動光譜遠紅端。鈍鹽類，較簡單，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。勤學苦練多實踐，紅外識譜不算難。

第五篇：《紅外光譜與核磁共振譜》

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《紅外光譜與核磁共振譜》

《紅外光譜與核磁共振譜》

【學習要求】

1、了解紅外光譜與核磁共振譜基本原理及其有關的概念

2、了解紅外吸收光譜產生的條件

3、了解紅外吸收的強度、核磁共振譜中化學位移的概念

4、大致了解各類有機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

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

遠紅外

0.75-2.5 mm

中紅外

2.5-25 mm 4000-400 cm-1

近紅外

25-1000 mm

紅外光波的波長常用波數(cm-1)表示。波數的定義是：每1厘米范圍內所含光波的數目。波數 = 104/l(mm)。因此，2.5 mm波長，相當于104/2.5 cm-1，即：4000 cm-1，而25 mm相當于400 cm-1。

1．分子的振動能級

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引起分子振動能級躍遷的光譜稱振動光譜，振動能級躍遷的同時伴有轉動能級的躍遷。紅外吸收光譜是分子的振動-轉動光譜。用遠紅外光波照射分子時，只會引起分子中轉動能級的躍遷，得到純轉動光譜。

2、基本振動的類型

一般把分子的振動方式分為兩大類：化學鍵的伸縮振動和彎曲振動。

（1）伸縮振動

指成鍵原子沿著價鍵的方向來回地相對運動。在振動過程中，鍵角并不發生改變，如碳氫單鍵，碳氧雙鍵，碳氮三鍵之間的伸縮振動。伸縮振動又可分為對稱伸縮振動和反對稱伸縮振動。

（2）彎曲振動

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

3、影響峰數減少的因素

（1）紅外非活性振動

（2）分子結構對稱，某些振動頻率相同。

（3）強寬峰復蓋頻率相近的弱而窄的峰。

（4）在紅外區域外的峰。

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（5）別弱的峰或彼此十分接近的峰

（二）紅外吸收光譜產生的條件

一定波長的紅外光照射被研究物質的分子，若輻射能(hn)等于振動基態(Vo)的能級(E1)與第一振動激發態(V1)的能級(E2)之間的能量差(DE)時，則分子可吸收能，由振動基態躍遷到第一振動激發態(V0(r)V1)：

DE = E2a)

弱（又稱倍頻峰）

V。(r)V3

二級泛頻帶(3nE(+1/2)= g·h/2p·B0 上式表明，D E 與外加磁場B0的強度有關，D E隨B0場強的增大而增大。

若在與B0垂直的方向上加一個交變場B1(稱射頻場)，其頻率為n1。當n1 = n0時，自旋核會吸收射頻的能量，由低能態躍遷到高能

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態(核自旋發生倒轉)，這種現象稱為核磁共振吸收。

（二）弛豫過程

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

（三）化學位移

1、化學位移的產生

1）電子屏蔽效應

在外磁場B0中，不同的氫核所感受到B0是不同的，這是因為氫核外圍的電子在與外磁場垂直的平面上繞核旋轉的同時產生一個與外磁場相對抗的感生磁場。感生磁場對外加磁場的屏蔽作用稱為電子屏蔽效應。感生磁場的大小與外核場的強度有關，用s·B0表示，s稱屏蔽常數。

s的大小與核外電子云的密度有關。核外電子云密度越大，s就越大，s·B0也就越大。在B0中產生的與B0相對抗的感生磁越強，核實際感受到的B0(稱有效磁場，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的親電能力有關，與化學鍵的類型有關。如CH3-Si，氫核外圍電子云密度大，s·B0大，共振吸收出現在高場；CH3-O，氫核外圍電子云密度小，s·B0亦??；共振吸收出現在低場。

2）化學位移

同一分子中不同類型的氫核；由于化學環境不同，其振動頻率亦不同。其頻率間的差值相對于B0或n0來說，均是一個很小的數值，僅為n0的百萬分之十左右。對其絕對值的測量，測量，難以達到所要求的精度，且因儀器不同（導致s·B0不同）其差值亦不同。例如60 MHz譜儀測得乙基苯中CH2、CH3的共振吸收頻率之差為85．2 Hz，100 MHz的儀器上測得為142 Hz。

為了克服測試上的困難和避免因儀器不同所造成的誤差，在實際工作中，使用一個與儀器無關的相對值表示。即以某一標準物質的共振吸收峰為標準（B標或n標），測出樣品中各共振吸收峰（B樣或n樣）與標樣的差值DB或Dn（可精確到1Hz），采用無因次的d值表示，d值與核所處的化學環境有關，故稱化學位移。d = DB/B標 ′ 106 ； d = Dn/n標′ 106，n標與n0相差很小，d = Dn/n0′ 106。n0為儀器的射頻頻率，Dn可直接測得，為前者百萬分之一。對與1H NMR，d值為0-20 ppm，60 MHz的儀器，1ppm＝60Hz，100 MHz的儀器，1ppm＝100Hz。

2、化學位移的表示

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標準樣品：最理想的標準樣品是(CH3)4Si,簡稱TMS。TMS有12個化學環境相同的氫，在NMR中給出 尖銳的單峰易辨認。NMR與一般有機化合物相比，氫核外圍的電子屏蔽作用較大，共振峰位于高場端，對一般化合物的吸收不產生干擾。TMS化學性質穩定，沸點27 °C,一般不與待測樣品反應，且又易于從測試樣品中分離出，還具測有與大多數有機溶劑混溶的特點。1970年，國標純粹與應用化學協會（IUPIC）建議化學位移采用d值,規定TMS為0 ppm, TMS左側d為正值，右側d值為負。早期文獻報道化學位移有采用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。

所以自旋-自旋偶合是相互的，偶合的結果產生譜線增多，即自旋裂分。偶合常數(J)是推導結構的又一重要參數。在1H NMR譜中，化學位移(d)提供不同化學環境的氫。積分高度(h)代表峰面積，其簡比為各組氫數目之簡比。裂分蜂的數目和J值可判斷相互偶合的氫核數目及基團的連接方式。

同碳偶合 是指間隔2個單鍵的偶合，同碳上質子間的偶合(Ha-C-Hb)稱同碳偶合，偶合 常數用2JHH。

鄰位偶合 鄰位碳上質子間的偶合（HaC-CHb）稱鄰位偶合，偶合數用3JHH表示。

遠程偶合 大于叁鍵的偶合稱遠程偶合。

大部分鏈狀化合物，由于分子內部的快速運動，表現出磁全同，盡管可以利用某些特殊的實驗方法(如同位素取代)測出它們之間的偶合常數，但在譜圖中并不表現出裂分。2J主要受取代基電子效應的影響和鍵角的影響。

2、一級譜

分子中核之間相互作用時，僅產生簡單的裂分行為，且兩組偶合精心收集

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核之間的化學位移之差Dn遠小于它們之間的偶合常數，即Dn/J 3 6。一級譜的幾個特征

（1）全同的質子只有偶合，但不出現裂分，在NMR上只出現單峰。如OCH3。

（2）鄰質子偶合所具有的裂分數，由相鄰質子數目決定，即n + 1 規律：某組環境完全相等的n個核(I＝1／2)，在Bo中共有(n + 1)種取向，使與其發生偶合的核裂分為(n + 1)條峰。這就是n + 1 規律，概括如下：

某組環境相同的氫若與n個環境相同的氫發生偶合，則被裂分為(n + 1)條峰。

某組環境相同的氫，若分別與n個和m個環境不同的氫發生偶合；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。

實際上由于儀器分辨有限或巧合重疊，造成實測峰的數目小于理論值。

（3）只與n個環境相同的氫偶合時，裂分峰的強度之比近似為二項式(a + b)n展開

式的各項系數之比。這種處理是一種非常近似的處理，只有當相互偶合核的化學位移差值Dn >J時，才能成立。

（4）在實測譜圖中，相互偶合核的二組峰的強度會出現內側峰偏高。外側峰偏低。Dn 越小內側峰越高，這種規律稱向心規則。利

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用向心規則，可以找出NMR譜中相互偶合的峰。

（5）譜線以化學位移為中心，左右對稱；相互偶合的質子，持有相同的偶合常數，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用1、1H NMR譜解析一般程序

1）識別干擾峰及活潑氫峰

2）推導可能的基因

有分子式的計算UN，無分子式的根據MS及元素分析求得分子式。

計算各組峰的質子最簡比:

例如，某化合物分子式C14H14，1HNMR出現兩組峰；積分簡比為5：2，則質子數目之

比為10：4，表明分子中存在對稱結構。

判斷相互偶合的峰：

判斷自旋系統： 分析1H NMR譜各組峰的d范圍，質子數目及峰形，判斷可能的自旋系統。

識別特征基團的吸收峰：

根據d值，質子數目及一級譜裂分峰形可識別某些特征團的吸收峰。

3）確定化合物的結構

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演講稿 工作總結 調研報告 講話稿 事跡材料 心得體會 策劃方案、1H NMR譜解析實例

例 1化合物分子式C10H12O，1H NMR譜見圖3．38，推導其結構。

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譜無明顯干擾峰；由低場至高場，積分簡比4：2：3：3，其數字之和與分子式中氫原子數目一致，故積分比等于質子數目之比。

d6．5-7．5的多重峰對稱性強，主峰類似AB四重峰（4H），為AA'BB'系統；結合UN ＝ 5可知化合物苯對位二取代或鄰位二取代結構。其中2H的d<7ppm，表明苯環與推電子基(-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，其中一個氫又與CH3鄰位偶合，排除＝CH2基團的存在，可知化合物應存在：-CH=CH-CH3基。

綜合以上分析，化合物的可能結構為：

此結構式與分子式相符；分子中存在ABX3系統，AB部分由左至右編號1-8，[1-2] ＝16Hz(反式偶合)為JAB，X3對A的遠程偶合譜中未顯示出來；B被A偶合裂分為雙峰，又受鄰位X3的偶合，理論上應裂分為八重峰（兩個四重峰）。實際只觀察到6條譜線，由峰形和裂矩分析，第一個四重峰的1線與A雙蜂的2線重疊，第二個四重峰的1線與第一個四重峰的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。故化合物的結構進一步確定為：

例2 化合物分子式C11H14O3，1H NMR譜見圖3．39，推導其結構。

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，由化學位移值分析該峰可能為COOH或形成分子內氫鍵的酚羥基的吸收峰。圖中共有五組峰，由低場至高場積分簡比為1：4：2：4：3；積分簡比數字之和與分子中質子數目相等，故該簡比等于質子數目之比。

d(ppm)：10·85(s，1H)為COOH，或PhOH(內氫鍵)，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，苯巧上的兩個取代基可能為：-OH，-COOCH2CH2CH2CH3或-COOH,-OCH2CH2CH2CH3。

苯環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。具有結構(A)。

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

氫偶合，每條峰又被裂分為雙峰，故化合物具有(B)結構，Ha或

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Hb均可滿足該偶合裂分。

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)，低場的二重峰與d6.9高場的二重峰重疊，其偶合分析同d7.3氫的偶合分析。(B)結構的偶合分析均可滿足d6.9、6.7的偶合分析。

綜合以上分析，未知物的可能結構為：

（C）

（D）

(C)分子間締合程度因位阻而降低，dCOOH高場位移。(D)形成分子內氫鍵dOH低場位移，二者1H NMR相近，難以區別，需與其它譜配合（如MS，IR）或查閱標準譜圖。實際結構為(D)，苯環四個氫的歸屬可定性分析或利用表3．4的數值計算。

例3 圖3．19是化合物C10H10O的1H NMR譜，推導其結構。

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，由低場至高場積分簡比為6：1：3，等于質子數目之比。d：2．3 ppm(s，3H)為CH3CO，6-7 ppm(d，lH)J ＝18Hz，為＝CH，且與另一個烯氫互為反式。根據向心規則和(n + 1)規律，另一個烯氫的雙峰應位于更低場，與7-8 ppm的多重峰重疊。7-8 ppm(m，6H)除1個烯氫(＝CH)外，5個氫為苯氫，單取代苯。

綜合以上分析，化合物最可能的結構為：

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根據取代烯烴d的經驗計算，Ha位于高場6．37 ppm(實測：6．67 ppm)、Hb位于低場7．61 ppm(實測：7．44 ppm)。

3、芳環及雜芳環上芳氫的偶合

芳環及雜芳環上氫的偶合參照表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(對位偶合)。Jp 常因儀器分辨不夠而表現不出來。取代苯由于J。、Jm、Jp 的存在而產生復雜的多重峰(見圖3．20)。

應用舉例：化合物分子式C11H12O5，IR分析表明分子中有OH，COOR,無COOH存在,1H NMR譜見圖3．20，9.0-11．2 ppm的吸收峰(2H)可重水交換，推導其結構。

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，結合IR信息判斷為酚經基(可能有分子內、分子間

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

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

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

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

位置為(A)，根據苯氫d值的經驗計算值，判斷化合物的結構為(B)。

4、核磁共振譜：產生原理,基本概念:屏蔽效應、化學位移、自旋偶合、裂分，磁 等同、磁不同等

5、質譜：質譜產生原理，表示方法，質譜與有機物分子結構的關系

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