隨著全球范圍內(nèi)石油資源的開采和消耗量不斷擴大,工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展過程中排放的含油污水逐漸增多,導致海洋與陸地環(huán)境中的痕量礦物油含量日益增多,嚴重危害著人與周圍生物生態(tài)圈的綠色健康發(fā)展。高效精確地對水中的痕量礦物油進行檢測研究已迫在眉睫,在解決水環(huán)境污染問題中具有十分重要的意義。關于水中有機物含量的測量方法種類較多,而針對水中含有的痕量礦物油濃度與成分的測定,常規(guī)的檢測方法在可行性方案的選擇上,難以實現(xiàn)精確測量。針對此問題,本文提出基于三維熒光光譜技術的油類污染物檢測方案,結合熒光光譜中敏感特征參量的提取與雙樹復小波去噪,實現(xiàn)對油類污染物的熒光信號進行精確檢測�；诶什�-比爾定律,分析油類物質的二維熒光光譜特性,推導建立熒光信號的強度與油類樣品濃度之間的數(shù)值關系,論證三維熒光光譜法的檢測機理。研究采用三維熒光光譜技術對油類污染物進行測量與油種鑒別的方法。三維熒光光譜技術是一種新興的熒光信號檢測技術,被測物質的三維光譜含有比二維光譜更加充實的信息量,在熒光信號的處理過程中具有較大的可拓展性。研制基于三維熒光光譜的痕量礦物油檢測裝置,對裝置內(nèi)各主要器件的選擇進行分析論證,采用高功率、寬光譜范圍的脈沖氙燈作為激發(fā)光源,選擇閃耀型衍射光柵作為分光器件,光電轉換采用高靈敏度、高動態(tài)范圍的CCD器件,熒光信號的傳輸采用低損的石英光纖,設計前置放大電路和濾波電路對光電信號進行預處理。由于熒光信號非常微弱,容易淹沒在背景噪聲中,本文設計基于Boxcar取樣積分電路,以精確提取熒光信號。提出將三維光譜數(shù)據(jù)降為二維光譜,求取二維熒光光譜包絡線的方法,簡化熒光光譜數(shù)據(jù)處理。研究油類污染物二維和三維光譜的表觀特征統(tǒng)計量,選擇標準偏差、峰度系數(shù)和偏度系數(shù)作為特征統(tǒng)計量。采用多元統(tǒng)計分析方法結合光譜數(shù)據(jù)降維法,對汽油、煤油、柴油三種油的混合物進行實驗研究,并與平行因子分析方法相比較,結果表明,多元統(tǒng)計分析方法結合光譜數(shù)據(jù)降維法,對油類混合物具有較高的分辨率和濃度回收率,能夠實現(xiàn)油類污染油種類準確識別和濃度的精確檢測。針對背景噪聲中的微弱熒光信號,采用基于雙樹復小波變換結合小波Shannon熵閾值處理的熒光信號去噪算法,對油類污染物含噪的熒光信號進行消噪處理。實驗優(yōu)選出db7小波基作為小波基函數(shù),將傳統(tǒng)的小波變換去噪方法與基于基于雙樹復小波變換結合小波Shannon熵閾值處理的熒光信號去噪算法的效果進行數(shù)值對比,驗證雙樹復小波變換去噪分析法對熒光信號的信噪分離效果。
【學位單位】：燕山大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：O657.3;X832
【部分圖文】：

燕山大學工學博士學位論文方向不能配對時，說明電子在躍遷過程中自旋方向有變化，此時電子為 2 個，2 S +1=3，位于激發(fā)態(tài)中的第三振動能級，稱為三重發(fā)態(tài)中的三重態(tài)，2T 即為第二激發(fā)態(tài)中的三重態(tài)，依次類推。躍遷到各個激發(fā)態(tài)時，處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。隨時會通過躍遷的方遷的類型有兩種：一種是輻射躍遷，另一種是非輻射躍遷，釋放的基態(tài)[44]。圖 2-1 表示激發(fā)態(tài)的分子釋放能量的過程。

圖 2-2 分子的躍遷能級圖Fig.2-2 The molecular transition energy level diagram系間跨越表示分子在激發(fā)態(tài)的單重態(tài)躍遷至此激發(fā)態(tài)相同能級的三重態(tài)，發(fā)生的原因是電子的自旋角動量之和不為 0，系間跨越導致發(fā)射的熒光強度非常微弱。并不是所有的分子都會發(fā)生系間跨越，一些物質分子中含有質量較重的原子，或分子中含有順磁性物質（如氧分子），這些物質的分子容易發(fā)生系間跨越。圖 2-2 中 ISC為系間跨越過程。若分子在相鄰的兩個激發(fā)態(tài)之間躍遷，由能量較高的激發(fā)態(tài)的最低振動能級躍遷至能量較低的激發(fā)態(tài)的最高振動能級，并釋放能量，稱為分子在激發(fā)態(tài)的內(nèi)轉換過程。由于躍遷前后的兩個能級能量差別較小，因此內(nèi)轉換過程釋放的能量較少，圖 2-2 中 IC 為內(nèi)轉換過程。外轉換表示溶液中溶質的分子在運動過程中與介質分子相互碰撞，碰撞后溶質分子的能量降低，并由第一激發(fā)態(tài)的最低振動能級向基態(tài)的最高振動能級躍遷。外轉換會降低熒光強度。

第 2 章 礦物油的熒光檢測機理基態(tài)并發(fā)出熒光。熒光物質的熒光強度與關系：FFAI ΦI出的熒光強度；吸收光強度；子產(chǎn)率；如圖 2-3 所示），吸收光的強度AI 與激發(fā)如下關系：A 0TI I I度；度。

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本文編號：2834075