基于太赫茲時(shí)域光譜的物質(zhì)定性鑒別和定量分析方法研究.pdf

1、作者簡(jiǎn)介陳濤，廣西桂林人。2007年畢業(yè)于杭州電子科技大學(xué)獲學(xué)士學(xué)位。2010年畢業(yè)于桂林電子科技大學(xué)獲碩士學(xué)位。2010年8月進(jìn)入西安電子科技大學(xué)攻讀博士學(xué)位。導(dǎo)師：莫瑋教授、李智教授。主要研究方向：太赫茲科學(xué)技術(shù)及應(yīng)用、自動(dòng)測(cè)試與控制系統(tǒng)。代表性成果及經(jīng)歷：已在((SpectrochimActaA》、《儀器儀表學(xué)報(bào)》、《光譜學(xué)與光譜分析》等權(quán)威、核心刊物和國(guó)際重要學(xué)術(shù)會(huì)議發(fā)表學(xué)術(shù)論文多篇。TaoChenwasbominGuilin，

2、GuangxiProvince，China，in1984HereceivedhisBEngdegreeinElectricalEngineeringandAutomationfromHangzhouDianziUniversityHangzhou，Chinain2007，theMEngdegreeinDetectionTechnologyandAutomaticEquipmentfromGuilinUniversityofElectro

3、nicTechnologyGuilin，China，in2010HehasbeenpursuingthePhDdegreeinTest&MeasurementTechnologyandInstrumentsatXidianUniversityXi’an，China，sinceAugust2010Hiscurrentresearchinterestsincludeterahertzscienceandtechnologyanditsapp

4、lications，andautomatictestandcontrolsystemHehasseveraljournalandconferencepaperspublishedortobepublishedinChineseJournalofScientificInstrumentSpectrochimicaActaPanA：MolecularandBiomolecularSpectroscopy，SpectroscopyandSpe

5、ctralAnalysis，etc摘要捅要太赫茲(THz)波是目前國(guó)際學(xué)術(shù)界公認(rèn)的一個(gè)非常重要的前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域。由于THz波具有較強(qiáng)的光譜分辨本領(lǐng)以及良好的透視性和安全性，THz技術(shù)被認(rèn)為在物質(zhì)檢測(cè)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。太赫茲時(shí)域光譜(THzTDS)技術(shù)是基于飛秒超快激光技術(shù)的THz波段光譜測(cè)量新技術(shù)，它是目前應(yīng)用THz波研究物質(zhì)的主要技術(shù)之一。本文對(duì)基于THzTDS技術(shù)的物質(zhì)定性鑒別和定量分析方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究，所取得的主要研究成果為

6、：1對(duì)THzTDS技術(shù)在安全檢查領(lǐng)域中的爆炸物探測(cè)和識(shí)別方法進(jìn)行了研究。提出了一種基于模糊聚類(lèi)分析的模糊模式識(shí)別方法，成功應(yīng)用于爆炸物的THz光譜分類(lèi)和識(shí)別中。通過(guò)對(duì)多種單質(zhì)炸藥和混合炸藥及幾種可能與它們混淆的物質(zhì)的THz特征吸收光譜進(jìn)行研究，提取它們?cè)贠2～22THz頻率范圍內(nèi)4個(gè)相對(duì)較強(qiáng)的特征吸收峰作為分類(lèi)識(shí)別的特征參數(shù)。首先，用基于模糊等價(jià)關(guān)系的模糊聚類(lèi)分析方法對(duì)這幾種物質(zhì)的THz特征吸收譜進(jìn)行聚類(lèi)訓(xùn)練，獲得樣品分類(lèi)并形成標(biāo)準(zhǔn)TH

7、z吸收光譜模型庫(kù)；然后，選用與訓(xùn)練樣本主體成分相同的兩種物品作為待識(shí)別對(duì)象，采用基于擇近原則的模糊模式識(shí)別方法進(jìn)行了成功識(shí)別。研究結(jié)果表明，基于模糊聚類(lèi)分析的模糊模式識(shí)別方法對(duì)THz吸收譜具有較強(qiáng)的相似特征聚類(lèi)功能和較高的識(shí)別率，為T(mén)Hz光譜技術(shù)用于爆炸物的檢測(cè)和識(shí)別提供了一種有效的方法。2對(duì)THzTDS技術(shù)在無(wú)損檢測(cè)和質(zhì)量控制領(lǐng)域中的物質(zhì)定性鑒別方法進(jìn)行了研究。首次嘗試將主成分分析(PCA)和模糊模式識(shí)別相結(jié)合的方法應(yīng)用于生物分子的T

8、Hz光譜識(shí)別中，并以一些典型氨基酸和糖類(lèi)生物分子的THz透射譜作為實(shí)驗(yàn)樣本證明了此方法的可行性。首先，應(yīng)用主成分分析法對(duì)原始光譜變量進(jìn)行降維處理，提取生物分子樣品的THz光譜特征信息，獲得樣品分類(lèi)并形成標(biāo)準(zhǔn)THz光譜模型庫(kù)；然后，用選取的主成分得分矩陣代替原始光譜變量輸入模糊模式識(shí)別模型中，采用基于擇近原則的模糊識(shí)別方法對(duì)樣品進(jìn)行了成功識(shí)別。研究結(jié)果表明，以生物分子的THz光譜作為數(shù)據(jù)特征，采用主成分分析與模糊模式識(shí)別相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)生