本文選題：傅里葉變換紅外光譜　切入點(diǎn)：定性識(shí)別　出處：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：傅里葉變換紅外(FT-IR:Fourier Transform Infrared)光譜技術(shù)在復(fù)雜、痕量多組分氣體的定量分析中得到了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái),發(fā)展了各種基于FT-IR光譜的組分高精度定量分析方法。通常,在采用FT-IR光譜進(jìn)行定量分析之前,需要對(duì)光譜進(jìn)行定性分析。傳統(tǒng)方法采用一定的輔助手段,例如GC-MS等。當(dāng)然,也有直接采用FT-IR光譜進(jìn)行定性分析的方法。目前現(xiàn)有的FT-IR光譜定性分析方法存在定性識(shí)別效果差、不能進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)分析等缺點(diǎn),這些缺點(diǎn)導(dǎo)致FT-IR光譜分析技術(shù)在很多應(yīng)用場(chǎng)景受到限制。最典型的應(yīng)用場(chǎng)景就是采用FT-IR光譜技術(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)化工園區(qū)的污染排放,由于無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)定性分析,往往采集到的FT-IR光譜需要經(jīng)過(guò)事后的定性分析,再來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的定量分析。這樣就無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控化工園區(qū)的排放情況。同樣的,在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,例如藥品生產(chǎn)過(guò)程中,需要對(duì)某些成分或原料進(jìn)行分析和監(jiān)測(cè),也需要用到快速的FT-IR光譜定性識(shí)別分析技術(shù)。實(shí)際上,關(guān)于FT-IR光譜定性識(shí)別分析技術(shù)一直沒(méi)有很大的實(shí)質(zhì)性突破。在采用FT-IR光譜進(jìn)行定性識(shí)別分析時(shí)需要進(jìn)行有很多假設(shè)和前提條件,例如,很少有FT-IR光譜定性分析識(shí)別方法考慮到FT-IR光譜的非線(xiàn)性效應(yīng),而是直接采用FT-IR光譜的依據(jù)比爾郎伯定律而來(lái)的線(xiàn)性模型。這使得現(xiàn)有的FT-IR光譜定性識(shí)別分析技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中受到種種限制。鑒于此,本文分別從FT-IR光譜的線(xiàn)性模型以及非線(xiàn)性模型出發(fā),分別發(fā)展了基于變量選擇方法的FT-IR光譜定性識(shí)別分析模型以及基于遺傳算法和非線(xiàn)性最小二乘擬合算法的FT-IR光譜定性識(shí)別分析模型。本文首先介紹了近年來(lái)發(fā)展的變量選擇方法,分別結(jié)合多種變量選擇技術(shù)以及變量選擇準(zhǔn)則,構(gòu)建了 FT-IR光譜的定性識(shí)別分析模型。并從推薦系統(tǒng)的角度對(duì)基于變量選擇方法的FT-IR光譜的定性識(shí)別分析模型進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)的研究,對(duì)FT-IR光譜的定性識(shí)別分析模型進(jìn)行了改進(jìn)研究。最后進(jìn)行了幾組實(shí)際數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn),對(duì)FT-IR光譜定性識(shí)別分析模型進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于變量選擇方法的FT-IR光譜定性識(shí)別分析模型是一種有效的模型。接著本文發(fā)展了基于FT-1R光譜的非線(xiàn)性生成模型,并采用非線(xiàn)性最小二乘擬合算法,對(duì)模型進(jìn)行求解。結(jié)合遺傳算法,發(fā)展了基于遺傳算法以及非線(xiàn)性最小二乘擬合算法的FT-IR光譜的定性識(shí)別分析模型。并從模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)FT-IR光譜進(jìn)行定性識(shí)別分析研究。進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)時(shí),研究了不同噪聲情況下定性識(shí)別分析模型的定性識(shí)別分析效果。采用遺傳算法以及非線(xiàn)性最小二乘擬合方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)對(duì)實(shí)際實(shí)驗(yàn)以及模擬實(shí)驗(yàn)的定性識(shí)別分析結(jié)果進(jìn)行分析,提出了一點(diǎn)改進(jìn),并對(duì)改進(jìn)型模型進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明基于遺傳算法以及非線(xiàn)性最小二乘擬合方法的FT-IR光譜定性識(shí)別分析方法是一種有效的FT-IR光譜定性識(shí)別分析方法�？紤]到遺傳算法是一種隨機(jī)搜索算法,最后對(duì)定性識(shí)別分析方法從實(shí)驗(yàn)角度進(jìn)行了重復(fù)性驗(yàn)證。最后開(kāi)展了模擬外場(chǎng)實(shí)驗(yàn),并采用本文提出的兩種FT-IR光譜定性識(shí)別分析方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)分析,獲得了較為理想的結(jié)果。
[Abstract]:Fourier Transform Infrared ( FT - IR ) spectroscopy has been widely used in the quantitative analysis of complex and trace multicomponent gases .

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：O657.33

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本文編號(hào)：1706566