甘蔗制糖是我国南方的重要支柱产业。清糖浆是甘蔗制糖过程的中间产物,锤度是制糖过程分析的重要质量指标。传统的测量方法,需要采样、稀释、再通过锤度计(或折光仪)等实验室手工手段。操作繁琐耗时,对生产实时性的指导作用不大。近红外光谱分析技术是光学工程领域重要的应用方向。它具有快速、简便、无需试剂的优点,已经应用于甘蔗制糖过程中间产物的快速(或在线)检测。近红外光谱是一种间接分析技术,需要通过已知样品的光谱和理化值建立定标模型,实现对未知样品的预测。模型的参数稳定性直接影响到样品的预测效果。甘蔗是每年一次的年度性作物。由于样品、仪器和测量的动态变化,不同年度的近红外分析需要进行模型传递(动态维护),这是急需研究的重要课题。本文以甘蔗清糖浆锤度的近红外光谱分析为研究对象,研究三个年度(2006~2008)的模型传递方法。首先,研究用于光谱预处理的Norris导数滤波(NDF)方法。基于偏最小二乘法(PLS)回归,构建导数阶数(d)、平滑点数(s)、差分间隔数(g)全循环的Norris参数优选平台。分别确定每个年度PLS模型的最优Norris参数;进一步提出可用于三年度模型传递的NDF联合参数方法。其次,研究用于特征波长选择的移动窗口PLS(MW-PLS)方法。构建起点波长(I)、波长个数(N)、PLS潜变量数(LV)全循环的MW-PLS参数优选平台。分别确定每个年度的最优MW-PLS模型参数;进一步提出可用于三年度模型传递的MW-PLS联合波段方法。采用Slope/Bias(S/B)方法实现2006~2008三年度的甘蔗清糖浆锤度的近红外光谱分析的模型传递。主要成果如下:(1)同一年度样品的独立建模:1)06、07、08年度的Norris-PLS模型。三组样品的最优Norris-PLS模型参数分别为d=2,s=33,g=10;d=2,s=13,g=5;d=2,s=9,g=6。清糖浆锤度的预测值与标准方法实测值的偏差(RMSEP)分别为0.79、1.17、0.87(%),预测值与实测值的相关系数(RP)分别为0.982、0.907、0.937,预测相对误差(R-RMSEP)分别为1.2、1.8、1.4(%)。相对于没有进行光谱预处理的直接PLS模型,RMSEP分别下降16.8、5.6、5.4(%)。2)06、07、08年度的MW-PLS模型。基于Norris光谱,再优选MW-PLS模型。三组样品的最优MW-PLS模型参数分别为I=1940,N=62,LV=8;I=1994,N=56,LV=7;I=478,N=213,LV=7,对应波段分别为1940-2068、1940-2104、478-902(nm)。RMSEP值分别为0.67、1.10、0.61(%),RP分别为0.988、0.920、0.957,R-RMSEP分别为1.0、1.7、1.0(%)。相对于上述Norris-PLS模型,RMSEP分别再下降15.2、6.0、29.9(%)。(2)三年度样品的模型传递:1)NDF联合参数方法。基于每一年度全部Norris-PLS模型的集群分析,确定可用于三年度模型传递的NDF联合参数为d=2,s=9,g=6。在此基础上,基于Norris-PLS和S/B方法建立任意两年度之间的6种模型传递。结果表明,有5种情形,Norris-PLS联合模型的传递效果均优于未经预处理的直接PLS模型的传递效果。2)MW-PLS联合波段方法。基于每一年度全部MW-PLS模型的集群分析,确定可用于三年度模型传递的MW-PLS联合波段为884-904nm。在此基础上,基于MW-PLS和S/B方法建立任意两年度之间的6种模型传递。结果表明,在所有6种情形,联合波段MW-PLS模型的传递效果均优于前面的直接PLS模型和Norris-PLS模型的传递效果。本文提出甘蔗清糖浆锤度分析的三年度模型传递的NDF联合参数方法,并进一步提出MW-PLS联合波段方法。通过集成优化,对任意两年度间的6种模型传递,均获得明显的提升效果。本文提出的方法,为解决近红外应用模型的动态维护(模型传递)、专用仪器的光学系统设计提供了新的思路和有价值的参考,对我国甘蔗制糖过程的质量分析具有重要意义。