微型光譜儀信號(hào)處理與分析系統(tǒng)的研究.pdf

1、微型化、集成化和智能化是光譜儀發(fā)展的重要方向。以微機(jī)械、微電子和微光學(xué)為基礎(chǔ)的微光機(jī)電系統(tǒng)為光譜儀的微型化、集成化創(chuàng)造了條件，而計(jì)算機(jī)、人工智能和化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展則為光譜儀的智能化提供了契機(jī)。 光譜信號(hào)的處理與分析是整個(gè)微型光譜儀分析系統(tǒng)的重要組成部分，也是光譜儀智能化的關(guān)鍵所在。開(kāi)展這方面的研究，對(duì)提高微型光譜儀的性能，拓寬應(yīng)用范圍都有著重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 本論文的工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（60308007）

2、、國(guó)家863項(xiàng)目（2004AA4040,2004AA404023）、科技部國(guó)際合作項(xiàng)目（2004DFA00600）的資助，以重慶大學(xué)微系統(tǒng)研究中心研制的微型光譜儀為基礎(chǔ)，以光譜信號(hào)為研究對(duì)象，對(duì)微型光譜儀信號(hào)處理與分析技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了深入的探討，建立了微型光譜儀信號(hào)處理與分析系統(tǒng)的模型體系結(jié)構(gòu)，對(duì)多組分檢測(cè)、波長(zhǎng)選擇、光譜識(shí)別和模型傳遞等問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的研究，提出了相應(yīng)的算法與策略。具體而言，主要完成以下幾個(gè)方面的研究工作：

3、 ①在查閱了大量文獻(xiàn)、資料和總結(jié)前期研制的微型光譜儀信號(hào)處理軟件的基礎(chǔ)上，建立了具有智能化、實(shí)用化特點(diǎn)的微型光譜儀信號(hào)處理與分析系統(tǒng)的模型體系結(jié)構(gòu)。 ②深入研究了光譜信號(hào)的多組分測(cè)定問(wèn)題，以高效、實(shí)用化為目標(biāo)，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)到算法選擇進(jìn)行了較為詳細(xì)地分析和論述，提出了基于均勻設(shè)計(jì)、小波變換和支持向量機(jī)的組合式算法和策略，解決了在光譜多組分測(cè)量中遇到的非線(xiàn)性校正問(wèn)題。 ③探討了光譜信號(hào)定量分析中的波長(zhǎng)選擇問(wèn)題，提出了基于粒子群

4、優(yōu)化算法的分段波長(zhǎng)選擇方法，以解決定量分析中波長(zhǎng)選擇的主觀(guān)隨意性和已有方法算法復(fù)雜、收斂慢的缺點(diǎn)。 ④深入探討了光譜信號(hào)的識(shí)別問(wèn)題，對(duì)光譜識(shí)別的基本方法和光譜信號(hào)的特征提取方法進(jìn)行了相應(yīng)的分析研究，提出了采用多特征和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建光譜識(shí)別框架的方法，以實(shí)現(xiàn)光譜信號(hào)的快速正確地識(shí)別。 ⑤研究了光譜信號(hào)的模型轉(zhuǎn)換問(wèn)題，提出了采用基于支持向量機(jī)的分段直接校正方法解決不同光譜儀對(duì)相同測(cè)定條件下同種溶液測(cè)量信號(hào)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問(wèn)題，為