PLS-, ANN- oder LOCAL-Kalibration?
NIR-Systemlösungen von FOSS können Kalibrationen auf der Basis verschiedener mathematischer Prinzipien handhaben. Die PLS-Kalibration ist eine weitläufig etablierte Methode, die zur Entwicklung von Kalibrationen anstelle einer einzelnen Wellenlänge wie bei der herkömmlichen linearen Regression eine lineare Kombination von Wellenlängen nutzt.
PLS ist die beste Methode, wenn die Anzahl der Proben auf 60-100 beschränkt ist. Der fragliche Parameter muss in einem linearen Verhältnis zu den Spektren stehen. Der Messbereich ist beschränkt. Einige Probenarten variieren stark, sowohl im Hinblick auf Ursprung als auch auf Zusammensetzung. Dies führt zu starken nicht-linearen Beziehungen zwischen dem spezifischen Parameter und den Spektren. In solchen Fällen sind ANN-Kalibrationen verfügbar. Sie stellen eine gute Lösung dar, weil im Mittelpunkt von ANN nicht-lineare Mathematik steht.
ANN kann zur Erstellung umfassender Kalibrationsmodelle für eine Vielzahl von Produkten genutzt werden. Die Genauigkeit wird dabei nicht beeinträchtigt. Für eine vorschriftsmäßige Funktionsweise erfordert die ANN-Technik eine große Anzahl an Proben, in der Regel über 1000. Dieser Umstand erklärt, warum ANN-Kalibrationen überaus robust und übertragbar und folglich im Laufe der Zeit sehr kostenwirksam sind. Andererseits schließt diese Voraussetzung die Benutzung von ANN für kleinere Datensätze aus. PLS und ANN sind statische Modelle, die sich erst dann ändern, wenn ein Kalibrationsupdate durchgeführt wird.
Im Gegensatz dazu sind LOCAL-Kalibrationen dynamisch. Bei LOCAL-Kalibrationen wird das Spektrum der unbekannten Proben mit den Spektren in einer riesigen Datenbank verglichen. Die Vorhersage basiert auf jenen Spektren, die der unbekannten Probe am meisten ähneln. Der einzigartige Vorteil von LOCAL-Kalibrationen liegt darin, dass Updates überaus einfach durchführbar sind. Neue Proben werden einfach der Datenbank hinzugefügt. Ein dynamisches Modell bedeutet aber auch, dass es empfindlich darauf reagiert, wie gut die Datenbank die neu gemessenen Proben wiedergibt.