浑浊溶液是食品、医药、环境、农业等众多领域常见的一种物质形态,对其浓度准确、快速的在线检测不仅关系到工农业产品的生产效率,还关系到“国计民生”等环境和食品安全问题。近红外光谱分析技术可通过非接触方式分析溶液的定量信息,具有高效、经济、环保等特点。在浑浊溶液中光具有散射现象,光谱数据与待测成分的浓度之间的关联是非线性的,尽管现有的光谱检测技术己有多种方式消除非线性带来的影响,但在成分分析的精度和可靠性等方面仍然无法满足实际的需要,存在很大的提升空间。为了利用浑浊溶液中散射带来的非线性信息,进一步提高光谱分析浑浊溶液成分的浓度的精度,本文做了以下工作:(1)开展基于多维光谱的浑浊溶液浓度检测的仿真研究,采集同时包含了散射、吸收特性的多维光谱信息,提出了利用多维光谱信息可以提高预测模型精度的研究思路。利用有限元方法建立仿真模型,获取样本的透射和散射二维光强数据,采用PLS方法建立光谱数据和浓度之间的冋归模型。与仅利用透射光谱信息相比,利用多维光谱信息进行建模的预测集均方误差RMSEP由0.192mm-1降低到0.160mm-1,相对降低了21.4%;预测集相关系数RP由0.941提高到0.959,相对提高了2.4%,实验结果表明利用多维光谱信息可提高定量分析精度。(2)设计了可同时获得被测样本透射多维光强分布和散射多维光强分布的异形样品池,利用该异形样品池检测到的光强分布同时包含待测物质吸收和散射二维光强分布的多维光谱信息。搭建了基于异形样品池、光源、高光谱仪的多维光谱检测系统,并采集了34组不同散射系数的Intralipid-20%水溶液的多维光谱信息。利用PLS方法建立此多维光谱信息与待测浑浊溶液光学参数间的校正模型。与仅利用透射光谱信息建立校正模型的方法相比,基于异形样品池的多维光谱检测方法得到的预测集均方误差RMSEP由0.1556%降低到0.0898%,相对降低了42.3%;预测集相关系数Rp由0.9118提高到0.9706,相对提高了6.4%,即利用多维光谱信息有效提高了浑浊溶液浓度分析精度。本文从多维光谱理论研究、仿真分析和Intralipid-20%水溶液实验研究了浑浊溶液浓度的光谱分析方法,研究结果表明,通过多维光谱检测方法采集浑浊溶液的非线性光谱可同时获取到被测物质的多光程、多位置信息,与仅利用透射光谱信息等单一光学性质进行定量光谱分析的方法相比,本文提出的多维光谱检测方法同时利用了被测物质的吸收与散射特性,提高了浑浊溶液浓度光谱分析的精度和可靠性,显著增强对浑浊溶液浓度的定量分析能力。该研究方法可以使光谱技术更有效、准确、高效的应用于食品、农业、环境等领域浑浊溶液浓度分析。