污水化学需氧量近红外光谱分析的波段选择

采用近红外透射光谱和移动窗口偏最小二乘(MWPLS)方法,建立污水化学需氧量(COD)近红外光谱分析的优化模型最优模型的对应波段为820-850nm,采用波长点个数为16,PLS因子数、RMSEP、Rp分别为13,25.5mg/L,0.968,预测相关很高,其预测效果明显优于全谱模型,并且采用的波长点个数远远优于全谱波...     

基于长波近红外光谱快速无接触评估小麦籽粒含水率

利用长波近红外光谱(900～1700 nm)联用偏最小二乘(Partial Least Squares,PLS)算法快速评估小麦水分含量。通过采集7个不同品种小麦籽粒(百农201、百农207、百农307、百旱207、AK-58、冠麦1号、周麦18)的近红外反射光谱信息,经高斯滤波平滑(Gaussian Filtering Smoothing,GFS)、多元散射校正(Multiplicative Scatter Correction,MSC)和标准正态变量变换(Standard Normal Variable Correction,SNV)三种预处理后,分别利用偏最小二乘法(Partial Least Squares,PLS)挖掘光谱信息与小麦水分之间的定量关系。结果显示,经GFS预处理的近红外光谱(100个波长)构建的全波段PLS回归模型(F-PLS)的预测相关系数(RP=0.927)、预测误差(RMSEP=1.596%)和鲁棒性(ΔE=0.064)均优于另外两种光谱。采用Regression coefficient算法筛选最优波长优化F-PLS模型,以提高预测效率。结果显示,从GFS预处理光谱筛选的29个最优波长构建的O-PLS回归模型预测精度及鲁棒性均较好(R_P=0.909,RMSEP=0.229%,ΔE=0.078)。本试验表明,利用长波近红外光谱技术来快速无接触评估小麦籽粒含水率的潜力巨大。     

基于连续投影算法和最小二乘支持向量机的污水中NH3 N近红外光谱建模

通过扫描不同NH_3-N含量污水的近红外光谱,建立了水样中NH_3-N的定量分析模型。考虑到全谱高维数据建模较大的计算负担,采用连续投影算法(SPA)对水样光谱全谱进行特征波长筛选,将筛选后的特征变量采用最小二乘支持向量机(LS-SVM)进行建模;所建立的SPA和LS-SVM分析模型对污水中NH_3-N分析的预测均方根误差为3.210 8,相关系数为0.984 4,相对分析误差5.681 2;与全谱LS-SVM模型和全谱部分最小二乘(PLS)模型相比,此处的建模方法将全谱模型的512维数据压缩为28维特征光谱数据(计算量占全谱的5.47%),但模型分析精度与全谱LS-SVM模型相近,且高于全谱PLS模型;该方法对实现水样NH_3-N的快速检测以及低维度变量建模具有指导意义。     

基于人工蜂群波长优选和残差增广的近红外光谱定量模型研究

提出一种基于人工蜂群(artificial bee colony,ABC)算法的光谱波长优选和残差数据增广回归算法的近红外光谱定量模型.以勾兑果汁中苹果汁原汁含量的近红外光谱数据为基础,对原始光谱数据进行预处理,通过人工蜂群算法优选光谱波长变量,采用优选出的波长变量建立近红外光谱浓度残差增广的最小二乘回归(concentration residual augmented classical least squares,CRACLS)模型.将ABC波长优选后建立的CRACLS模型与全光谱建立的CRACLS模型,遗传算法(genetic algorithm,GA)波长优选后建立的CRACLS,ABC波长优选后建立的PLS模型,全光谱建立的PLS模型,GA波长优选后建立的PLS模型进行比较.实验结果表明,ABC-CRACLS模型的校正集的Rc值为0.999 8,RMSEC值为0.000 9,预测集的Rp值为0.999 1,RMSEP值为0.012 1,均优于其它几个模型.因此提出的人工蜂群算法能够有效地处理好波长变量的优选问题,并且CRACLS模型取得良好的预测结果.     

基于近红外光谱无损快速检测面粉品质的研究

提出一种基于近红外光谱技术结合偏最小二乘法对面粉品质进行无损快速检测的方法.配制含滑石粉的面粉样品30个,采集样品在12 500~4 000 cm-1范围内的近红外漫反射光谱,选择最优的光谱预处理方法和光谱范围,采用偏最小二乘法(PLS)建立定量分析模型.结果表明所建定量分析模型的相关性能比较高,预测相关系数和预测均方根误差均符合要求.研究发现,近红外光谱技术用于快速无损检测面粉掺假是可行的.     

基于稻种糙米近红外光谱分析技术的发芽率检测方法

针对传统稻种发芽率检测操作复杂,耗时长,稻种外壳污染物干扰光谱检测等问题,提出一种基于稻种糙米近红外光谱检测实现稻种发芽率快速检测的新方法.将192份糙米样品的光谱分为校正集144份和预测集48份,通过不同预处理方法和化学计量学建模方法,分析不同老化时间糙米的光谱差异,建立糙米发芽率的预测模型.结果表明:在全波段570~1 848 nm采用二阶导数+SNV and Detrend的预处理并结合偏最小二乘法(PLS)建立的模型最优,其校正集决定系数RC与标准偏差SEC分别为0.976和1.244,预测集相关系数RP与标准偏差SEP分别为0.951和1.935.采用近红外光谱分析技术对稻种糙米发芽率进行测定是可行的,所建模型在稻种糙米发芽率预测方面有较好的预测能力.     

基于可见/近红外光谱技术的新鲜茶叶叶片含水率快速测定

提出了利用可见/近红外光谱技术检测新鲜茶叶叶片中含水量的方法.首先采集350~2500nm波段范围内177个新鲜茶叶叶片的光谱反射率信息,作为X变量.将不同预处理后的光谱数据建立偏最小二乘(partial least squares,PLS)模型,再利用回归系数法(regression coefficients,RC)提取全波段光谱中的特征波长并建立基于特征波长的预测模型.结果显示,利用全谱段光谱信息建立的模型中,未经预处理建立的模型最优,建模集和预测集中决定系数(coefficient of determination,R~2)分别是0.9039和0.8856,均方根误差(root mean square error,RMSE)分别是0.0092和0.0120,剩余预测偏差(residual predictive deviation,RPD)是2.9659;基于特征波长的模型中,也是未经预处理建立的模型最优,建模集和预测集中R~2分别是0.9070和0.8199,RMSE分别是0.0107和0.0151,RPD是2.3701.结果表明,可见-近红外光谱技术结合特征波长提取进行新鲜茶叶叶片中含水率检测是可行的.     

基于傅里叶近红外特征光谱的血流感染致病菌鉴别研究

利用傅里叶变换近红外光谱(FT-NIR)收集1 000~1 852 nm范围内3种常见病原菌大肠杆菌(ATCC25922)、金黄色葡萄球菌(ATCC 29213)、铜绿假单胞菌(ATCC 27853)的近红外透射光谱,采用竞争性自适应重加权算法(CARS)对波长变量进行筛选,并分别结合偏最小二乘判别分析(PLS-DA)、最小二乘-支持向量机(LS-SVM)建立鉴别模型.比较两种鉴别模型在进行波长变量优选前后的性能发现,采用全波段建模的PLS-DA与LS-SVM两种模型的预测性能较低;利用CARS对波长变量进行筛选后,对优选的24个特征波长分别建立两种鉴别模型,模型预测性能明显提高,其中以LS-SVM模型最优,3种病原菌准确率分别为85.0%,100%和100%.研究结果表明,利用CARS能够有效去除光谱无用信息,减少模型复杂度,增强模型预测性能,结合LS-SVM可为临床利用近红外快速检测血流感染病原菌提供一种新的方法.     

近红外光谱法对土壤有机碳组成的无损分析

利用近红外光谱(NIR)结合化学计量学方法建立一种定量监测土壤有机碳组成的新方法.对109个土壤样品进行近红外光谱采集,按常规方法测定土壤样品中总有机碳(SOC)及土壤样品中胡敏酸(HA)和富里酸(FA)有机碳的含量,再应用径向基函数(RBF)人工神经网络建立土壤样品的近红外光谱和有机碳组成含量间的数学校正模型.所建模型通过遗传算法(GA)自动选择最佳光谱处理方法和最优网络拓扑结构,同时构建了全光谱数据神经网络和GA自动优化光谱波段的神经网络模型,讨论了敏感光谱的选取对模型预报性能的影响.采用多元散射校正(MSC)光谱处理后建立的RBF神经网络模型为最优,该模型的预测精度和稳定性较好,可发展为复杂土壤系统中定量分析土壤有机碳组成的新方法.     

基于高光谱的大叶女贞叶片水分定量测定

较传统水分化学检测法相比,高光谱是一种新兴的简单、快速、无损、原位的绿色检测方法.大叶女贞是一种具有经济、医药、欣赏价值的树种,研究价值较高,然而有关高光谱对其的研究鲜有报道,将其作为研究对象,利用可见近红外高光谱采集40个叶片样本的高光谱数据,利用ENVI 4.7从中提取出反射光谱数据,在MATLAB7.0平台对光谱数据进行直接正交信号校正(DOSC)预处理后,采用共生矩阵法(SPXY)选取30个样本作为建模集,其余作为预测集,构建支持向量回归(SVR)模型,然后在此全波段建模基础上采用自适应权重采样法(CARS)、连续投影变换(SPA)等波段筛选法进行特征波段建模分析,结果表明DOSC-SPA-SVR模型效果最优,预测平方相关系数R2p=0.974 3,预测均方根误差(RMSEP)为4.4×10-5,较全波段模型相比,精度相当甚至有所提升,模型简单、稳定,能够用于对女贞叶片水分进行快速无损的定量分析,为其他作物营养诊断和精准灌溉提供一定的参考价值,减少水资源的浪费.     

近红外光谱-系统聚类法快速测定煤炭品质

采用偏最小二乘法对95个煤炭样品的近红外光谱数据进行处理,并提取主成分.将提取的主成分与煤炭的发热量、灰分、挥发份、含硫量和全水分共同作为变量,进行系统聚类分析.将样品数据聚类为4组,同时剔除异常样本.对聚类后的各组数据采用多元散射校正、二阶导数、诺里斯导数平滑进行预处理,建立偏最小二乘定量分析模型.采用逐步筛选法,求得以发热量为变量的Bayes判别函数,交互验证结果表明判别函数稳定性良好.对未知样品发热量、灰分、挥发份、含硫量和全水分预测的决定系数分别达到0.992、0.927、0.938、0.778、0.978,说明模型预测性能良好.     

近红外光谱在快速检测棉制品中含棉量的应用

以两组棉制品为研究对象，利用遗传算法提取有效近红外光谱信息，采用偏最小二乘法（partial least squares，简称PLS）建立了棉制品中舍棉量的近红外定量的校正模型，讨论了遗传算法提取有用信息的具体应用方法．结果表明：棉制样品的近红外光谱经过遗传算法提取有用信息（波长优选）后，通过一定数据预处理方法，运用PLS建立的定量校正模型，可以大大降低数据运算量，为近红外光谱分析技术应用于棉制品中舍棉量的预测，提供了理论依据和实用方法．     

柚皮精油的提取与抗茵作用研究

本文主要是对柚皮精油的提取方法进行优化,并采用滤纸片扩散法测定所提取柚皮精油的抑菌作用。结果表明：采用石油醚为提取溶剂,以柚皮和石油醚的质量体积比为1：10,75℃下回流提取5h,精油的最终产率为0．987％。柚皮精油对枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌均有抑制作用,对枯草芽孢杆菌的抑制效果比金黄色葡萄球菌的抑菌效果好,是一种有广阔开发前景的芳香油资源。     

沙田柚果皮中水溶性香气成分的GC－MS分析

市售沙田柚果皮，其水蒸气馏出液分出精油后，依次以正己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯萃取水层，再蒸去溶剂，然后进行ＧＣ－ＭＳ分析，各组分的质谱图经计算机对谱库检索并与标准谱图集对照，鉴定出柠檬烯、蒈烯、芳樟醇、松油醇、奴卡酮等４１种组分。     

在线富集近红外光谱法测定痕量重金属铅

选择螯合树脂D401对水中的重金属铅进行在线富集,使铅离子络合在有机吸附材料上,实现能被近红外光谱检测的目的。利用特殊设计的富集检测装置,富集后的铅离子不经洗脱而直接在线进行漫反射近红外光谱的测量。采用多元散射校正(MSC)对光谱进行校正后,利用偏最小二乘方法(PLS)建立铅浓度与近红外光谱之间的线性模型。经MSC校正后,铅浓度与近红外光谱有很好的线性关系,单个波长吸光度与浓度之间的线性相关系数最高可达0.958 8,用偏最小二乘方法建模的结果是,当隐变量数目为2时,预测误差达到最小,为0.869 7μg/mL,预测相关系数为0.958 4。     

柚子皮黄色素的提取及稳定性研究

用柚子皮为原料，95％酸性乙醇为溶剂，回流提取黄色素，并对色素的性能进行了研究。结果表明该色素对光、热、氧化剂、还原剂等具有一定的稳定性。     

基于降噪处理的蒙古栎木材气干密度NIRS定标模型

分别采用卷积平滑法、小波变换法对蒙古栎木材近红外光谱(NIRS)做去噪处理,并讨论两者混合去噪时,处理顺序变化对光谱去噪效果的影响,最后应用偏最小二乘法(partial least squares regression,PLS)和主成分回归法建立蒙古栎木材气干密度近红外定标模型。结果表明,当平滑点数为3,db5小波分解层数为2时,以平滑+小波方式去噪效果最好,其信噪比(SNR)为18.546,均方根误差为0.04。平滑+小波去噪后,基于PLS的蒙古栎木材密度近红外校正模型决定系数由0.767提高到0.902,校正均方根误差降低了35.32%,预测集决定系数为0.860,内部交叉验证和预测均方根误差分别达到最低,剩余预测偏差为2.67。因此,近红外光谱技术可实现蒙古栎木材气干密度快速预测,合理选择处理参数和建模方法可以有效提高模型精度。     

正交递归方法用于研究钢中微量元素对钢的力学性能的影响

通过对含有８种微量元素和５种热轧工艺条件的ＣｕＰＣｒＮｉ钢的数据,应用化学计量学方法（包括变量筛选及ＰＬＳ回归等方法）进行处理,选出对钢性能影响较为显著的几种变量,从而建立起预报ＣｕＰＣｒＮｉ钢性能的准确的预报模型     

基于近红外漫反射光谱的煤灰分快速检测方法

基于偏最小二乘回归算法,研究了基于近红外漫反射光谱的煤质灰分快速检测方法,建立了煤质灰分与近红外漫反射光谱之间的数学回归模型,同时探讨了平滑滤波、多元散射校正、求导等不同的光谱预处理方法对模型预测效果的影响,针对精煤的灰分,采用实际煤炭样本开展了实验研究,取得了较好的效果,该方法达到了一定的分析精度并且模型较为稳定,有着很好的应用前景.