發(fā)布時(shí)間：2020-11-01 13:58

　　 計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,色譜儀進(jìn)入智能化階段,開發(fā)新的與之對(duì)應(yīng)的色譜分辨技術(shù)是當(dāng)前色譜信號(hào)處理研究重點(diǎn)之一。當(dāng)多種化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)或者組分相近時(shí),它們的色譜單峰會(huì)重疊在一起形成重疊峰。這篇論文分析了氣相色譜重疊峰分辨研究的現(xiàn)狀,提出了用積分方程和積分漸進(jìn)展開解析兩個(gè)純組分氣相色譜谷峰和肩峰。目前主要的色譜重疊峰分辨的方法是EMG函數(shù)解析方法,EMG函數(shù)分辨方法雖然精度高,但它是一個(gè)多參數(shù)迭代的過程,其算法復(fù)雜、時(shí)間開銷大、需多次反復(fù)對(duì)比模擬修改參數(shù),所以該方法只能用于色譜工作站,難以用于色譜解析的在線解析。論文針對(duì)這個(gè)缺點(diǎn)提出了用Gaussian函數(shù)和GPA函數(shù)解析線性等溫線和非線性等溫線的色譜重疊峰。論文主要內(nèi)容如下:(1)用塔板理論解釋了色譜圖的三種形式:二項(xiàng)分布,Gaussian分布,不對(duì)稱的前伸峰或拖尾峰分布,并解釋了色譜重疊峰形成原因。總結(jié)了色譜的相似性原理,將其歸納為2個(gè)數(shù)學(xué)公式;介紹了 3種主要的重疊峰分辨算法:色譜峰解析的垂線法;切線法;基于數(shù)值計(jì)算的曲線擬合法。討論了它們的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合。(2)根據(jù)色譜單峰函數(shù)的特性,選擇Gaussian函數(shù)與GPA函數(shù)作為氣相色譜快速分辨的單峰函數(shù),分析了它們的峰高位置與兩個(gè)純組分重疊峰特征點(diǎn)關(guān)系,并提出用積分方程解析線性等溫線色譜重疊峰。這種情況的色譜重疊峰由Gaussian單峰組成,谷峰或肩峰被分成三個(gè)區(qū)域,利用數(shù)值積分可以把這三個(gè)區(qū)域的積分表達(dá)式化成一個(gè)積分方程組,再利用Gaussian峰的對(duì)稱性可直接求出單峰面積。(3)提出用積分漸進(jìn)展開方法解析非線性等溫線色譜重疊峰。該方法解析谷峰和肩峰步驟如下。首先將重疊峰分成兩個(gè)區(qū)域,用GPA函數(shù)做單峰函數(shù),列出一個(gè)子區(qū)域的積分表達(dá)式和一個(gè)重疊峰面積的代數(shù)表達(dá)式,其次用數(shù)值積分求出這兩個(gè)區(qū)域的面積,于是得到一個(gè)積分方程和一個(gè)代數(shù)方程;然后用積分漸進(jìn)公式將積分方程展開成代數(shù)方程;最后,將這兩個(gè)方程與峰高約束方程聯(lián)立組成非線性代數(shù)方程組,并采用Gauss-Seidel迭代法快速求解這個(gè)方程組。非線性等溫線色譜重疊峰解析的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,解析的峰高和峰面積誤差均很小,面積最大誤差低于6.44%,峰高的最大誤差約為7%。線性等溫線色譜重疊峰解析的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,谷峰區(qū)的大峰與小峰面積的最大計(jì)算誤差均低于1%;肩峰模式的面積計(jì)算誤差略大,但是最大誤差也低于5%。這兩個(gè)算法精度高、計(jì)算開銷小,可以用于氣相色譜工作站和色譜峰的實(shí)時(shí)在線快速解析。
【學(xué)位單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH833
【部分圖文】：

氣相色譜分析顯得尤為重要。但是，２０世紀(jì)７０年代后，計(jì)算機(jī)和計(jì)算技術(shù)的高??速發(fā)展，色譜儀進(jìn)入了數(shù)字化、智能化發(fā)展階段。現(xiàn)代氣相色譜儀的工作原理如??圖１－２所示，色譜儀高度智能化，計(jì)算機(jī)控制和色譜數(shù)據(jù)處理成為色譜儀不可缺??少的一部分，制造色譜儀成為色譜專業(yè)和電氣工程自動(dòng)控制專業(yè)共同的任務(wù)。??色譜工作站??－＊離線分祈■公才??數(shù)氣樣品氣化廣色譜柱＾檢測(cè)器數(shù)據(jù)采集?＇??，在線控制一?―口禾??反饋控制？??圖１－２氣相色譜儀工作過程圖??Ｆｉｇ．?１－２?Ｆｌｏｗ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇａｓ?ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈ?ｐｒｏｃｅｓｓ??從圖１－２可知，計(jì)算機(jī)收集色譜信號(hào)，再對(duì)信號(hào)運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果控制色??譜儀工作進(jìn)程或顯示色譜分辨結(jié)果。色譜信號(hào)處理包括了兩個(gè)模塊，分別是數(shù)裾??采集模塊和色譜信號(hào)處理。數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)檢測(cè)器ｍ兮采樣。迎常檢測(cè)器得到的??信號(hào)是模擬信號(hào)，而計(jì)兌機(jī)處理的足數(shù)卞化的離散信Ｖ，所以采犯信ｗ耍川梭數(shù)??轉(zhuǎn)換器（ＡＤＣ）轉(zhuǎn)換成數(shù)卞仿號(hào)，再將采集信號(hào)送到上位機(jī)。上位機(jī)配置了色??譜工作站處理色譜數(shù)裾軟件，ｆｅ譜ｒ作站對(duì)采集的倍號(hào)分析處理。色譜工作站一??般有兩個(gè)主要功能：傷譜倍４在線丈吋處押．

引入分配系數(shù)表示色譜柱在分配過程中對(duì)溶質(zhì)的吸附能力，每一塊塔板中??都將混合物按照分配系數(shù)把溶質(zhì)分配到氣液兩項(xiàng)中，經(jīng)過多次分配平衡后混合物??就會(huì)分離，系統(tǒng)的分離能力由塔板的層數(shù)決定。圖２－１是一個(gè)有５層塔板的理想??色譜柱系統(tǒng)示意圖。溶質(zhì)從色譜柱左端與載氣一道進(jìn)入，從右端流出，流出的溶??質(zhì)數(shù)量與時(shí)間或與流入溶質(zhì)數(shù)量的關(guān)系曲線叫作色譜圖，也稱為流出曲線。????；氣相??載氣???—Ｔ—?￣￣??？?＾一＾？載氣流出??塔被〇丨一２?３?４?液相??圖２－１色譜柱模型??Ｆｉｇ．?２－１?Ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ?ｃｏｌｕｍｎ??２．１．?２色譜的理想分布函數(shù)??本節(jié)討論色譜圖的表達(dá)式。設(shè)對(duì)于圖２－１理想色譜柱，１００?ｕｒａｏｌ溶質(zhì)由載??氣帶入色譜柱，它的分配系數(shù)是１，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，作以下假設(shè)：??１．

??繪成曲線圖如圖２－２（ａ）所示。圖中縱坐標(biāo)是色譜柱出氣口流出的物質(zhì)數(shù)Ｃ，橫??２０??２０??１５?１５?．．．??０１０?？？?Ｏ１０－?—?？??ｓ?？?？？?．．．??？?？＇?〇??＊?？．??〇？?？?？???，?，??０?５?１０?１５?２０??Ｖ?Ｖ??（ａ）?（ｂ）??圖２－２?（ａ）?１８?jìng)�(gè)塔板的色譜圖；（ｂ）多于１００個(gè)塔板的色譜圖??Ｆｉｇ．２－２?（ａ）?Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?１８?ｔｏｗｅｒ?ｐｌａｔｅｓ；?（ｂ）?Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍｏｒｅ??ｔｈａｎ?１００?ｔｏｗｅｒ?ｐｌａｔｅｓ??坐標(biāo)是注入色譜柱的載氣塔板的體積Ｋ，這個(gè)曲線稱為色譜圖。該色譜曲線是不??對(duì)稱的，在塔板數(shù)較少時(shí)呵以證明色譜的分布函數(shù)坫二項(xiàng)分布，其色譜的分布函??數(shù)Ｃ的表達(dá)式＾是??〇?ｒ?ｗｘ？！?ｒ?／〇??＾?（２－°??式中ｐ和＾分別是溶質(zhì)在固定相和流動(dòng)相的溶質(zhì)份數(shù)；是色譜柱內(nèi)的載氣體積??數(shù)；ｍ是注入的總質(zhì)量數(shù)；／是比例系數(shù)。式（２－２）非奇非偶，為一非對(duì)稱函數(shù)。??理論和實(shí)驗(yàn)都證明塔板數(shù)大于１００時(shí)，色譜分布函數(shù)式（２－１）將成為對(duì)稱的??高斯分布函數(shù)，稱為Ｇａｕｓｓｉａｎ分布，如圖２－２（１））所不。其表達(dá)式Ｕｌ是??ｍｙｆｎ?１?（＾?—Ｖｏ?？??Ｃ?＝?—＾＝ｅｘｐ?－－ｎ??Ｓ－?（２－２）??ＶＲｙｌ２ｎ?［?２?＾?ＫＲ?Ｊ?＿??上式中ｍ是溶質(zhì)的量；》是塔板數(shù)；Ｃ是色譜柱的流出量；ｈ是曲線最大值的位??罝。山于注入色譜柱的體積Ｋ與注入時(shí)Ｉ＇ｌｌｊＡ■成正比
【參考文獻(xiàn)】

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3 林兆培;李鈺;吳慧文;;基于二次微分和小波變換的色譜重疊峰分析[J];華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年01期

4 朱紅求;王國(guó)偉;陽春華;曹宇;桂衛(wèi)華;;基于類Gaussian分布的線性掃描極譜重疊峰分離方法(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2013年07期

5 賈澤慧;王春濤;李華;;多元曲線分辨-交替最小二乘法應(yīng)用于延胡索藥材指紋圖譜中重疊峰分辨及延胡索乙素的含量測(cè)定[J];應(yīng)用化學(xué);2013年03期

6 趙要強(qiáng);李榮;;曲線擬合技術(shù)在色譜分析中的應(yīng)用探討[J];錄井工程;2006年01期

7 邵學(xué)廣,孫培艷,蔡文生,張懋森;小波變換及其在色譜重疊峰解析中的應(yīng)用[J];化學(xué)通報(bào);1997年08期

8 李似姣,何大森,何巧紅,陳曉敏;色譜圖擬合及重疊峰快速分離解析[J];色譜;1992年05期

9 賴聰,盧佩章,李浩春;非對(duì)稱色譜峰的擬合與重疊峰的擬合解析[J];色譜;1987年05期

10 張玉奎,董禮孚,包綿生,周桂敏,林從敬,盧佩章;色譜流出曲線的曲線擬合法[J];分析測(cè)試通報(bào);1984年02期

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本文編號(hào)：2865637